CN103969912A - 基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电光调制Sagnac环全光逻辑器。它包括信号源，带通滤波器，环形器，电光耦合器，电极，电压源，Sagnac干涉仪。信号光经过环形器，在Sagnac干涉仪中耦合分为相向传输的两束光；顺时针光依次通过带通滤波器、环形器、电光耦合器、环形器、带通滤波器；逆时针光依次通过带通滤波器、环形器、电光耦合器、环形器、带通滤波器；两束光再次在Sagnac干涉仪中耦合经环形器输出。本发明全光逻辑器利用电光调制，产生电光效应，有输出逻辑值组合多，响应速度快，转折电压小等优点。

Description

基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器

技术领域

本发明属于光信号处理技术领域，具体涉及一种基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器。

背景技术

随着信息量的指数增长，全光通信必然成为未来通信领域的选择。全光通信无需电信号处理，所以可以避免‘电子瓶颈’，能够实现超高速传输，大幅提升网络传输速度。Sagnac环可以保证相向传输的两束光走过相同的路径，从而有相同的相位改变，可以实现滤波，开光，逻辑运算等各种功能。目前已成功应用于WDM系统中波长转换、A/D转换、导航系统中。电光调制是可以在外加电压的作用下引起折射率的改变，从而改变Sagnac环中相向传输的两束光的相位差，最终导致消光比的改变。当电压达到一定值时，就会导致信号从反射端转移到透射端,消光比由正变为负，逻辑值改变。基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器可以根据外加调制电压的改变来实现逻辑运算，也可以通过改变入射信号光的初始相位差来实现逻辑运算。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器。

本发明采取以下技术方案：包括第一信号源、第二信号源，第一带通滤波器、第二带通滤波器，第一环形器、第二环形器、第三环形器、第四环形器，电光耦合器，第一电极、第二电极、第三电极，直流电压源和Sagnac干涉仪。第一环形器的第一端口与第一信号源连接，第二端口与Sagnac干涉仪的第一端口连接，第三端口作为第一输出端；第二环形器的第一端口与第二信号源连接，第二端口与Sagnac干涉仪的第二端口连接，第三端口作为第二输出端；Sagnac干涉仪的环中间断开为两个端口，其中一个端口与第一带通滤波器的第一端口连接，另一个端口与第二带通滤波器的第一端口连接；第三环形器的第一端口与电光耦合器的第二端口连接，第二端口与第一带通滤波器的第二端口连接，第三端口与电光耦合器的第一端口连接；第四环形器的第一端口与电光耦合器的第三端口连接，第二端口与第二带通滤波器的第二端口连接，第三端口与电光耦合器的第四端口连接；第二电极接地，第一电极和第三电极共同与直流电压源连接。

进一步说，第一信号源、第二信号源产生的信号波长范围为1500nm-1600nm，功率为1mW。

进一步说，直流电压源产生的直流电压范围为0v-12v。

进一步说，选用99:1的电光耦合器，电光系数是1.5×10^-10pm/W。

进一步说，Sagnac干涉仪的功分比0.4-0.5。

本发明的特点是输入信号光，利用电光效应，在改变外加电压时改变两束光的相位差，从而实现信号光的逻辑转换功能。

本发明利用环形器将Sagnac环中相向传输的两束光分别传输到电光耦合器的两臂中，由外加调制电压改变折射率，从而改变了输出光的相位差，实现逻辑器转换功能。

本发明全光逻辑器具有逻辑值组合多，调节电压低，响应速度快等优点，适合应用于全光通信系统中。

附图说明

图1为本发明基于电光调制Sagnac环全光逻辑器结构示意图。

图2为信号光初始相位差为0时，输出光功率随外加电压变化的逻辑器输出特性曲线。

图3为两端口信号光功率都为1mw时外加电压分别为3v,10v时，Sagnac两端口输出光功率随信号光初始相位差变化的逻辑器输出特性曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器包括信号源1-1、1-2，带通滤波器2-1、2-2，环形器3-1、3-2、3-3、3-4，电光耦合器4，电极5-1、5-2、5-3，电压源6，Sagnac干涉仪7。信号1-1、1-2所产生的泵浦波波长范围为1500nm-1600nm，功率为1mW。直流电压源6所产生的连续可调的直流电压范围是0v-12v。带通滤波器2-1、2-2可调带宽范围1500nm-1600nm。

环形器3-1的第一端口a1与信号源1-1连接，第二端口a2与Sagnac干涉仪的第一端口c1连接，第三端口a3作为输出端Port A。环形器3-2的第一端口b1与信号源1-2连接，第二端口b2与Sagnac干涉仪的第二端口c2连接，第三端口b3作为输出端Port B。Sagnac干涉仪的环中间断开为两个端口c3、c4，c3与带通滤波器2-1的第一端口d1连接，c4与带通滤波器2-2的第一端口e1连接。环形器3-3的第一端口h1与电光耦合器的第二端口j2连接，第二端口h2与带通滤波器2-1的第二端口d2连接，第三端口h3与电光耦合器的第一端口j1连接。环形器3-4的第一端口i1与电光耦合器的第三端口j3连接，第二端口i2与带通滤波器2-2的第二端口e2连接，第三端口i3与电光耦合器的第四端口j4连接。电极5-2接地，电极5-1和5-3共同与直流电压源6连接。

调节直流电压源的输出电压，计算Sagnac干涉仪两输出端口的不同输出功率，根据消光比判定逻辑器逻辑功能。

图2显示了：在给定信号光输入情况下，两输出端口的输出功率随电压源电压变化的逻辑器特性曲线。两曲线的交点意味着输出光信号的路径转变，此时的电压值称为转折电压。

表1为信号光初始相位差为0时,输入电压为10.3v时，全光逻辑器真值表。表中a1，b1和Port A，Port B分别表示Sagnac干涉仪输入和输出点，逻辑值“0”和“1”表示有无信号输入。X_ij是消光比，用来判定输出逻辑值。

表1

本发明全光逻辑器的实现过程：

1.根据逻辑器输出特性曲线，找出转折电压。

2.根据转折电压，选择不同的输入电压，同时结合不同的输入组合，实现不同的逻辑功能。

3.根据转折电压，确定合适的输入电压，在所确定的输入电压下选择合适输入光初始相位差，同时结合不同的输入组合，实现不同的逻辑功能。

以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1. 基于电光调制的Sagnac环全光逻辑器，包括信号源（1-1、1-2），带通滤波器（2-1、2-2），环形器（3-1、3-2、3-3、3-4），电光耦合器(4)，电极（5-1、5-2、5-3），直流电压源（6）和Sagnac干涉仪（7），其特征在于：环形器（3-1）的第一端口(a1)与信号源（1-1）连接，第二端口(a2)与Sagnac干涉仪的第一端口(c1)连接，第三端口（a3）作为输出端（Port A）；环形器（3-2）的第一端口(b1)与信号源（1-2）连接，第二端口(b2)与Sagnac干涉仪的第二端口(c2)连接，第三端口（b3）作为输出端(Port B)；Sagnac干涉仪的环中间断开为两个端口(c3、c4)，端口(c3)与带通滤波器(2-1)的第一端口(d1)连接，端口（c4）与带通滤波器（2-2）的第一端口(e1)连接；环形器（3-3）的第一端口(h1)与电光耦合器(4)的第二端口（j2）连接，第二端口(h2)与带通滤波器(2-1)的第二端口(d2)连接，第三端口（h3）与电光耦合器(4)的第一端口（j1）连接；环形器(3-4)的第一端口(i1)与电光耦合器(4)的第三端口（j3）连接，第二端口(i2)与带通滤波器(2-2)的第二端口(e2)连接，第三端口（i3）与电光耦合器(4)的第四端口（j4）连接；电极(5-2)接地，电极(5-1)和(5-3)共同与直流电压源(6)连接。

2.如权利要求1所述Sagnac环全光逻辑器，其特征在于：信号源(1-1)、(1-2)产生的信号波长范围为1500nm-1600nm，功率为1mW。

3.如权利要求1所述Sagnac环全光逻辑器，其特征在于：直流电压源(6)产生的直流电压范围为0v-12v。

4.如权利要求1所述Sagnac环全光逻辑器，其特征在于：选用99:1的电光耦合器，电光系数是1.5×10^-10pm/W。

5.如权利要求1所述Sagnac环全光逻辑器，其特征在于：Sagnac干涉仪的功分比0.4-0.5。