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《新型全光逻辑与门的理论和实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第3"卷第3期&$$3年3月物理学报OP:13"，NP13，Q8R，&$$3)$$$6#&H$/&$$3/3（"$3）/&$((6$(,4I,JKL*M4,*MNM4,!&$$34=9>1J=R01*PE1"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""新型全光逻辑与门的理论和实验研究!!张新亮董建绩王颖黄德修（华中科技大学光电子工程系，武汉"#$$%"）（&$$"年’月(日收到；&$$"年)$月"日收到修改稿）提出一种基于级联单端半导体光放大器（*+,）中交叉增益调制
2、效应的新型全光逻辑与门，建立了该方案的理论模型，数值模拟和实验实现了)$-./0的全光逻辑与运算功能，分析了逻辑与运算结果与输入信号功率和消光比之间的关系，理论分析结果与实验结果相符合1关键词：半导体光放大器，交叉增益调制，全光逻辑与门!"##："&($2，"&(34，"&’$*（52G,)）放大后再经耦合器分成两路，其中一路信)F引言号光!和可调谐激光器提供的连续光（探测光）经耦合器合路后再经环形器耦合进*+,)1在*+,)中全光信号处理在高速光通信网络和光计算中有可以实现基于交叉增益调制效应的波长转换，信号广泛应用，而全光逻辑门是光信号处理中
3、的关键功光携带的信息会转换到探测光上，但探测光上携带能，可以实现全光头信号提取、全光地址识别、全光的信息与原信息反相1第一级*+,输出的信号经环［)—"］解复用以及全光开关等等1目前文献中报道的形器输出再经过52G,放大后，经带通滤波器滤出实现全光逻辑与门主要是采用半导体光放大器转换输出的信号（对准探测光波长）1另一路信号光［)］［&］［#］（*+,）非线性光环镜、交叉偏振和四波混频"经可调谐延时线延时后和第一级转换输出的信等效应来实现的，这种方案具有很多优点，但也存在号一起经耦合器和环形器耦合进*+,&，适当控制第一些问题，如结构复杂、难以控制
4、、偏振和相位的随一级转换输出的信号功率远远大于延时后的信号光机变化对输出结果影响较大等1功率1这样，当第一级转换输出的信号为比特“)”时，本文采用一种基于级联单端*+,中的交叉增*+,&的增益被抑制，无论信号光为“)”还是“$”，输益调制效应来实现全光逻辑与门，对)$-./0的逻辑出为“$”；而当第一级转换输出的信号为比特“$”，信运算进行了理论分析、数值模拟和实验研究，结果表号光为“)”时输出为“)”，而信号光为“$”时输出为明该方案结构简单、容易实现、工作波长范围宽、可“$”1经带通滤波器滤出的信号（对准信号光波长）就实现转换速率高等优点1描
5、述了实验方案和实验条是信号光!和适当延时后的信号光"的逻辑与运件；建立了该方案的理论分析模型；给出了实验和数算结果1输出的信号经光谱分析仪和通信信号分析值计算结果1仪进行分析1需要说明的是，该方案中为了改善逻辑［3］与运算的输出结果，采用了单端耦合的*+,，理论&F实验方案和工作原理描述和实验表明单端耦合*+,有助于提高波长转换输［(］出的消光比，而转换输出消光比的提高对改善逻新型全光逻辑与门方案如图)所示，)$-./0误辑与运算结果是有利的，在后面的理论和实验研究码测试仪提供信号光，信号光经掺铒光纤放大器中会证明这一点1!国家重大基础研究发展计
6、划（批准号：-&$$$$#(($3），国家高技术研究发展计划（批准号：&$$&,,#)&)($）和国家自然科学基金（批准号：($"$%$$)）资助的课题1!56789:：;:<=8>?@789:1=A0B1CDA1E>9期张新亮等：新型全光逻辑与门的理论和实验研究36()图!新型结构全光逻辑与门实验方案示意图歇复合系数’另外在考虑增益谱的色散性和非对称"#理论模型性情况下，增益系数可以表示为3)（&!）+)!（!,!6）,1（3"&,"7）该方案的本质是基于级联的交叉增益调制型波.1（","）"，（8）"&7长转换来实现全光逻辑与门，因而其理论模
7、型与一式中)是微分增益系数，!是透明载流子浓度，1!63般基于$%&的交叉增益调制型波长转换的理论模和1分别是与增益色散和增益谱不对称性相关的"型类似’需要注意的是，本方案中采用的是单端耦合常数，"是对应特定载流子浓度的增益峰值波长，7［(］［)，*］$%&，对其进行动态分析要比一般$%&复杂得并可表示为多’在忽略放大自发辐射引起载流子消耗的条件下，"7+"6,2（6!,!6），（9）波长转换过程可用以下两个方程来描述：其中"是对应透明载流子浓度的增益峰值波长，266!!!!)（&!）.+#$,%（!）,!*+(-",&是波长漂移系数’!"&+’
8、，(&为了准确模拟载流子沿$%&有源区长度方向!)（&!）,,!*+(-",&，（!）的分布，可以采用分段模型来进行数值模拟’如图3&+
