DE10228572B4 - Rein optisches Oder-Gatter ausgeführt unter Einsatz optischer Halbleiterverstärker - Google Patents

Rein optisches Oder-Gatter ausgeführt unter Einsatz optischer Halbleiterverstärker Download PDF

Info

Publication number
DE10228572B4
DE10228572B4 DE10228572A DE10228572A DE10228572B4 DE 10228572 B4 DE10228572 B4 DE 10228572B4 DE 10228572 A DE10228572 A DE 10228572A DE 10228572 A DE10228572 A DE 10228572A DE 10228572 B4 DE10228572 B4 DE 10228572B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
fiber coupler
signal pattern
fiber
input signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10228572A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10228572A1 (de
Inventor
Young Tae Gyunggi Byun
Young Min Jhon
Jae Hun Kim
Seok Lee
Deok Ha Woo
Sun Ho Gyunggi Kim
Kwang Nam Kim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Korea Institute of Science and Technology KIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Korea Institute of Science and Technology KIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST, Korea Institute of Science and Technology KIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of DE10228572A1 publication Critical patent/DE10228572A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10228572B4 publication Critical patent/DE10228572B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
    • G02F2/006—All-optical wavelength conversion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/70—Semiconductor optical amplifier [SOA] used in a device covered by G02F
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5054—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 in which the wavelength is transformed by non-linear properties of the active medium, e.g. four wave mixing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Vorrichtung für rein optische ODER-Logikoperationen mit:
einem optischen Pulsgenerator;
einem modengekoppelten Faserlaser (MLFL) zum Erzeugen von Eingangssignalmustern A und B für rein optische ODER-Logikoperationen von dem Pulsgenerator;
einem ersten Faserkoppler (FC1) zum Abzweigen des Ausgangs von dem modengekoppelten Faserlaser durch ein Abzweigverhältnis von 50:50;
einer ersten optischen Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler;
einer ersten optischen Steuerungseinrichtung zum Steuern der Intensität und der Polarisation des optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler;
einem zweiten Faserkoppler (FC2) zum Erzeugen des Eingangssignalmusters A durch Koppeln optischer Ausgänge von der ersten Verzögerungseinrichtung und der ersten optischen Steuerungseinrichtung;
einem dritten Faserkoppler (FC3) zum Abzweigen des optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler durch ein Abzweigverhältnis von 10:90;
einer zweiten Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler (FC2);
einem vierten Faserkoppler (FC4) zum Detektieren des optischen Ausgangs von der zweiten...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein rein optisches ODER-Gatter unter Einsatz der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlungscharakteristika von optischen Halbleiterverstärkern (SOA). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik, ein rein optisches ODER-Gatter auszuführen, welches rein optische Logikoperationen durch den Einsatz optischer Signale durchführt, welche von beliebigen Punkten optischer Schaltungen, wie optischer Rechenschaltungen, als ein Pumpsignal und ein Gebersignal übertragen werden.
  • Beschreibung verwandter Gebiete
  • In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach optischen Systemen für hohe Geschwindigkeiten und eine große Kapazität dramatisch gestiegen. Da die Informationsnetzwerke der Zukunft für Multimedia-Dienste, wie Sprachsignale, stationäre Bilder und bewegte Bilder vorbereitet sein müssen, wird erwartet, daß die Informationsverarbeitungskapazität von Basisnetzwerken von einigen Hundert Gbit/s auf einige Tbit/s ansteigt. Deshalb sind rein optische Signalverarbeitungsverfahren als Kerntechnologien aufgekommen, um große Datenkapazitäten zu übertragen, zu verarbeiten und auszutauschen.
  • Insbesondere, da rein optische Logikoperationen die schwerfällige elektrooptische Umwandlung vermeiden können, wird es als Kerntechnologie für rein optische Signalverarbeitungssysteme betrachtet. Deshalb werden Technologien von rein optischen Logikgattern lebhaft auf dem Gebiet des optischen Computing und der rein optischen Signalverarbeitung entwickelt.
  • Bis jetzt haben rein optische Logikgatter für eine ultrahochgeschwindigkeitsoptische Informationsverarbeitung hauptsächlich die nicht linearen Charakteristika von optischen Halbleiterverstärkern (SOAs) genutzt. Beispielsweise basieren rein optische Logikgatter auf Mechanismen, wie Vier-Wellen-Mischen (FWM), Kreuzverstärkungsmodulation (XGM), Kreuzphasenmodulation (XPM), Kreuzabsorptionsmodulation (XAM) oder Kombinationen dieser.
  • Deshalb wurden rein optische ODER-Gatter gemäß dem Stand der Technik durch Verfahren realisiert, welche ultraschnelle, nicht lineare Interferometer (UNI) einsetzen, welche die nicht lineare Verstärkung und den Brechungsindexwechsel von optischen Halbleiterverstärkern (SOA) einsetzen [Siehe N. S. Patel, K. L. Hall und K. A. Rauschenbach, Opt. Lett. Ausgabe 21, 1466 (1996)] und integrierten SOA-basierten Michelson Interferometer [Siehe T. Fjelde, D. Wolfson, A. Kloch, C. Janz, A. Coquelin, I. Guillemot, F. Gaborit, F. Poingt, B. Dagens und M. Renaud, Electronic Letters, Ausgabe 36, 813 (2000)].
  • Um jedoch eine Vielzahl von rein optischen Logikgattern, wie AND, NAND, OR, NOR und XOR, in komplizierten optischen Schaltungen optischer Rechen- oder rein optischer Signalverarbeitungssysteme einsetzen zu können, ist es wünschenswert, jedes der rein optischen Logikgatter so auszuführen, daß sie auf demselben Betriebsprinzip für eine günstige Systemzusammensetzung ausgeführt werden. Durch den Einsatz der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlungscharakteristika von SOAs können rein optische NOR, XOR und NAND sowie rein optische OR- bzw. ODER-Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. [Für rein optische NOR-Gatter, siehe Y. T. Byun, S. H. Kim, D. H. Woo, D. H. Kim und S. H. Kim, New Physics, Ausgabe 40, 560 (2000).]
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst die oben genannten Probleme des Standes der Technik. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung ausgeführt für rein optische ODER-Gatter durch den Einsatz der Charakteristika von der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlung von optischen Halbleiterverstärkern (SOAs) vorzusehen.
  • Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine rein optische ODER-Logikvorrichtung vor, in welcher 2,5 Gbit/s Eingangssignale vier Logiksignale durch modengekoppelte Faserlaser und Multiplexverfahren erzeugt, und dann diese Logiksignale und das Gebersignal unter dem Einfluß der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlungscharakteristika sind, während sie durch den optischen Halbleiterverstärker (SOA) übertragen werden.
  • Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann einfacher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlich, welche einen Teil dieser Offenbarung bilden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 verdeutlicht ein Anordnungsdiagramm, welches ein rein optisches ODER-Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung ausführt.
  • 2 zeigt Wellenformen der Signale A und B für ein rein optisches ODER-Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung und die Summe A+B der zwei Eingangssignale.
  • 3 zeigt Wellenformen der Signale A und B für rein optische ODER-Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung und das Wellenlängen-umgewandelte Signal.
  • 4 verdeutlicht die Charakteristik eines rein optischen ODER-Gatters, welches bei 2,5 Gbit/s gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben wird.
    •
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Nachfolgenden wird die Zusammensetzung und der Betrieb der vorliegenden Erfindung detailliert durch bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 verdeutlicht das Anordnungsdiagramm einer Vorrichtung, welche ein rein optisches ODER-Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung ausführt. 2 zeigt Wellenformen von Signalen A und B für das rein optische ODER-Gatter und die Summe der beiden Eingangssignale A+B. 3 zeigt Wellenformen der Signale A und B des rein optischen ODER-Gatters und das Wellenlängen-umgewandelte Signal. 4 verdeutlicht die Charakteristik des rein optischen ODER-Gatters betrieben bei 2,5 Gbit/s.
  • Eine Ausführungsform, wie die in 1 dargestellte, weist gemäß der vorliegenden Erfindung einen optischen Puls generator (100), einen modengekoppelten Faserlaser (MLFL; 102) zum Erzeugen von Eingangssignalmustern A und B für ein rein optisches ODER-Gatter von dem Pulsgenerator (100), einen ersten Faserkoppler (FC1; 106) zum Abzweigen des Ausgangs von dem modengekoppelten Faserlaser (102) durch einen Isolator (ISO; 104) durch ein Abzweigverhältnis von 50:50, eine erste optische Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des Ausgangs von dem ersten Faserkoppler (106) durch den Einsatz einer variablen Verzögerung (108) und eine Single-Mode-Faser (110), eine erste optische Steuerungseinrichtung zum Steuern der Intensität und der Polarisation des optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler (106) durch den Einsatz eines Dämpfers (ATTN; 112) und eines Polarisationskontrollers (PC; 114), einen zweiten Faserkoppler (FC2; 116) zum Erzeugen des Eingangssignalmusters A (1100) durch Koppeln optischer Ausgänge von der ersten Verzögerungseinrichtung und der ersten optischen Steuerungseinrichtung, einen dritten Faserkoppler (FC3; 118) zum Abzweigen des optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler (FC2; 116) durch ein Abzweigverhältnis von 10:90, eine zweite Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler (116) durch Einsetzen einer variablen Verzögerung (120) und einer Single-Mode-Faser (SMF; 122), einen vierten Faserkoppler (FC4; 124) zum Detektieren des Eingangssignalmusters B (0110), welches von der zweiten Verzögerungseinrichtung erzeugt wird, eine zweite optische Steuerungseinrichtung zum Steuern der Intensität und der Polarisation des optischen Ausgangs von dem dritten Faserkoppler (118) durch den Einsatz eines Dämpfers (ATTN; 126) und eines Polarisationskontrollers (PC; 128), einen fünften Faserkoppler (FC5; 130) zum Erzeugen des Eingangssignalmusters A+B durch Koppeln des Eingangssignalmusters A von dem dritten Fa serkoppler (118) und des Eingangssignalmusters B von dem vierten Faserkoppler (124) und eine Einrichtung zum Detektieren und Messen des Eingangssignalmusters A+B auf, welches von dem fünften Faserkoppler (130) erzeugt wird.
  • Die Ausführungsform kann zusätzlich einen ersten Erbiumdotierten Faserverstärker (EDFA1; 132) zum Verstärken des Eingangssignalmusters A+B, welches von dem fünften Faserkoppler (130) erzeugt wird, eine Wellenlängen-einstellbare Laserdiode (einstellbare LD; 134) zum Funktionieren als das Lichtsignal des Gebersignals einer kontinuierlichen Welle, welche durch den Polarisationskontroller (PC; 136) hindurchläuft, einen sechsten Faserkoppler (FC6; 138) zum Koppeln des Eingangssignalmusters A+B für den ersten Erbium-dotierten Faserverstärker (132) und des Gebersignals mit einer kontinuierlichen Welle von der einstellbaren Laserdiode (134) durch ein Kopplungsverhältnis von 50:50, einen ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1; 140) zum Erzeugen des Wellenlängenumgewandelten Signalmusters C durch die SOA-Charakteristika der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlung von dem Eingangssignalmuster A+B, welches von dem sechsten Faserkoppler (138) gleichzeitig mit dem Gebersignal eingegeben wird, und ein erstes optisches Filter (142) zum Filtern nur des Gebersignals von dem ersten optischen Halbleiterverstärker (140) aufweisen.
  • Die Ausführungsform kann außerdem zusätzlich einen zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA2; 144) zum Verstärken des Wellenlängen-umgewandelten Signalmusters C von dem ersten optischen Halbleiterverstärker (140), eine Laserdiode mit verteilter Rückführung (DFB-LD; 146) zum Erzeugen optischer Signale mit kontinuierlicher Welle durch einen Polarisationskontroller (PC; 148), einen siebten Faserkoppler (FC7; 150) zum Koppeln des Signalmusters C, welches bei dem zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker (144) verstärkt wird, und dem optischen Signal mit kontinuierlicher Welle von der Laserdiode (146) mit verteilter Rückführung durch eine Koppelrate von 50:50, einen zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152) zum Erzeugen eines neuen Wellenlängenumgewandelten Signalmusters durch die SOA-Charakteristika der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlung von dem Eingangssignalmuster C, welches als das Pumpsignal fungiert und von dem siebten Faserkoppler (150) gleichzeitig mit dem optischen Signal mit der kontinuierlichen Welle als dem Gebersignal eingegeben wird, ein zweites optisches Filter (154) zum Filtern nur des Gebersignals von dem zweiten optischen Halbleiterverstärker (152), einen Photodetektor (PD; 156) zum Detektieren des optischen Ausgangs von dem zweiten optischen Filter (154) und ein Abtastoszilloskop (158) zum Messen des detektierten optischen Ausgangs von dem Photodetektor (156) aufweisen.
  • Jetzt wird der ausführende Vorgang von einer rein optischen ODER-Logikvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 beschrieben.
  • Zunächst werden die Eingangssignalmuster A und B zum Verifizieren des rein optischen ODER-Logikvorgangs durch einen modengekoppelten Faserlaser (MLFL; 102) getrieben, welcher eine Wellenlänge von 1550 nm aufweist. Der optische Ausgang des modengekoppelten Faserlasers (102) ist durch den ersten Faserkoppler (FC1; 106) abgezweigt, welcher ein Abzweigverhältnis von 50:50 aufweist, und dann durch die variable Verzögerung (108) und eine 4 m lange Single-Mode-Faser (110) als Verzögerungseinrichtung zum Erzielen einer Zeitverzögerung von 400 ps und durch den Dämpfer (ATTN; 112) und den Polarisationskontroller (PC; 114) als Steuerungseinrichtung. hindurchgeführt und dann bei dem zweiten Faserkoppler (FC2; 116) gekoppelt, welcher ein Abzweigverhältnis von 50:50 aufweist, um das Eingangssignalmuster A (1100) zu erzeugen, welches bei 2,5 Gbit/s läuft.
  • Jetzt wird die obere Faser des Ausgangendes des zweiten Faserkopplers (116) bei dem dritten Faserkoppler (FC3; 118) abgezweigt, welcher ein Abzweigverhältnis von 10:90 aufweist, und dann wird der optische Ausgang (1100) der oberen Faser mit einem mit 20 GHz-abtastenden Oszilloskop gemessen. Der optische Ausgang (1100) der tiefer liegenden Faser wird durch den Dämpfer (ATTN; 126) und den Polarisationskontroller (PC; 128) geführt und dann mit dem Eingangssignalmuster B (0110) bei dem fünften Faserkoppler (FC5; 130) gekoppelt.
  • Auf der anderen Seite wird das Eingangssignalmuster A (1100) von der tiefer liegenden Faser des Ausgangsendes des zweiten Faserkopplers (FC2; 116) durch die variable Verzögerung (120) und eine 4 m lange Single-Mode-Faser (SMF; 122) zum Erzielen einer Zeitverzögerung von 400 ps geführt, und dann wird das Eingangssignalmuster B (0110) erzeugt. Dieses Signal wird aus dem vierten Faserkoppler (FC4; 124) abgezweigt, welches ein Abzweigverhältnis von 10:90 aufweist, und dann wird der optische Ausgang (0110) der oberen Faser bei einem 45 GHz Photodetektor und einem Abtastoszilloskop gemessen. Und der optische Ausgang der unteren Faser ist mit dem Eingangssignalmuster A (1100) bei dem fünften Faserkoppler (FC5; 130) gekoppelt. Der optische Ausgang von der oberen Faser des Ausgangsendes des fünften Faserkopplers (FC5; 130), welches die Summe des Eingangssignalmusters A und B, d.h. A+B, ist, wird von einem weiteren 45 GHz Photodetektor und dem Abtastoszilloskop gemessen.
  • 2 zeigt das Eingangssignalmuster A (1100) von 2,5 Gbit/s, welches von der oberen Faser des Ausgangsendes des dritten Faserkopplers (FC3; 118) gemessen ist, das Eingangssignalmuster B (0110) von 2,5 Gbit/s, welches von der oberen Faser des Ausgangsendes des vierten Faserkopplers (FC4; 124) gemessen ist, und ebenfalls das Eingangssignalmuster A+B von 2,5 Gbit/s, welches von der oberen Faser des Ausgangsendes des fünften Faserkopplers (FC5; 130) gemessen ist.
  • Jetzt wird das Ausgangsmuster A+B von der unteren Faser des Ausgangsendes des fünften Faserkopplers (FC5; 130) bei dem ersten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA1; 132) verstärkt, bei dem sechsten Faserkoppler (FC6; 138) gekoppelt, welcher ein Abzweigverhältnis von 50:50 mit einem optischen Signal kontinuierlicher Welle von der einstellbaren Laserdiode bei einer Wellenlänge von 1535 nm aufweist, und wird dann dem ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1; 140) zugeführt.
  • Bei dieser Stufe wird das Signalmuster C erzeugt, welches aufgrund der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlungscharakteristika des ersten optischen Halbleiterverstärkers (SOA1; 140) Wellenlängen-umgewandelt ist. Mit anderen Worten, da das Gebersignal aus dem Ausgangssignal von dem ersten optischen Verstärker (SOA1; 140) durch das erste optische Filter (142) läuft, aber das Eingangssignalmuster A+B nicht hindurchläuft, weist das Wellenlängen-umgewandelte Signalmuster C die Wellenlänge von 1535 nm auf.
  • 3 zeigt die Eingangssignalmuster A und B von 2,5 Gbit/s und ebenfalls das Wellenlängen-umgewandelte Signalmuster C von 2,5 Gbit/s, welches an dem Ausgangsende des ersten optischen Filters (142) gemessen wird, wenn die treibenden Ströme für den ersten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA1; 132) und den ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1; 140) jeweils 80 mA und 150 mA sind. Wenn zwei Logik signale von dem Eingangssignalmuster A und B (1,0), (1,1) oder (0,1) sind, weist das Wellenlängen-umgewandelte Signalmuster C keine optische Ausgabe auf, obwohl die optische Ausgabe für den Fall von (0,0) vorliegt. Da das Eingangssignal vom Puls-Typ ist, ist jedoch dargestellt, daß das Wellenlängenumgewandelte Ausgangssignal zwischen optischen Pulsen auftritt.
  • Jetzt wird das Wellenlängen-umgewandelte Signalmuster C bei dem zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA2; 144) verstärkt, bei dem siebten Faserkoppler (FC7; 150) gekoppelt, welcher ein Abzweigverhältnis von 50:50 mit dem Gebersignal der Wellenlänge 1554 nm aufweist, welches durch die Laserdiode mit verteilter Rückführung (DFB-LD; 146) erzeugt wird, und dann dem zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152) zugeführt. Bei dieser Stufe wird das Wellenlängenumgewandelte Eingangssignal C als das Pumpsignal für den zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152) eingesetzt, während das optische Signal mit kontinuierlicher Welle von der Laserdiode (DFB-LD; 146) mit verteilter Rückführung als das Gebersignal eingesetzt wird. Das Pumpsignal mit hoher Intensität ist verstärkungsgesättigt durch Erschöpfen der Trägerkonzentration in dem zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152). Als ein Ergebnis weist das Gebersignal die Ausgabe von dem zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152) nur auf, wenn kein Pumpsignal vorliegt. Deshalb, wenn der optische Ausgang von dem zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152) dem zweiten optischen Filter zugeführt wird, wird nur die Wellenlänge des Gebersignals durchgefiltert, und dieses gefilterte Signal wird durch den 45 GHz Photodetektor und das Abtastoszilloskop gemessen.
  • 4 zeigt die Betriebscharakteristika eines rein optischen ODER-Gatters, welches bei 2,5 Gbit/s betrieben wird. Das Wellenlängen-umgewandelte Signalmuster C, welches in der oberen Position dargestellt ist, ist eine Wellenform, welche gebildet wird, wenn die zwei Eingangssignalmuster A (1100) und B (0110) durch den ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1; 140) gegeben werden. Es ist dargestellt, daß es keine optische Ausgabe für ein Logiksignal von (1,0), (1,1) oder (0,1) gibt, obwohl die optische Ausgabe für den Fall von (0,0) vorliegt. Das Gebersignal, welches bei der unteren Position gezeigt ist, verifiziert, daß die Betriebscharakteristika des rein optischen ODER-Gatters ausgeführt sind, wenn die Treiberströme des zweiten Erbium-dotierten Faserverstärkers (EDFA2; 144) und des zweiten optischen Halbleiterverstärkers (SOA2; 152) jeweils 170 mA und 150 mA sind.
  • Wie in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, werden zwei Eingangssignalmuster A (1100) und B (0110) derselben Wellenlänge zu dem ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1; 140) zum Vorsehen des Wellenlängenumgewandelten Signalmusters C eingegeben, welches vier Logiksignale (1,0), (1,1), (1,1) und (0,0) aufweist, und wenn diese Logiksignale und das Gebersignal von der DFB-LD durch den zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2; 152) durchgereicht ist, wird ein 2,5 Gbit/s rein optisches ODER-Gatter erfolgreich aufgrund der SOA-Charakteristika der Verstärkungssättigung und der Wellenlängenumwandlung ausgeführt. Deshalb, unter Einsatz der vorliegenden Erfindung kann der rein optische Logikbetrieb einfach in den komplizierten optischen Schaltungen, wie optischen Rechen- und rein optischen Signalverarbeitungssystemen, ausgeführt werden.
  • Wie zuvor gezeigt, wird gemäß der Vorrichtung, welche für rein optische ODER-Logikoperationen unter Einsatz eines optischen Halbleiterverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, das Eingangssignal von 2,5 Gbit/s zum Vorsehen vier logischer Signale durch einen modengekoppelten Faserlaser und Multiplex-Techniken eingesetzt, und wenn diese Logiksignale und das Gebersignal durch einen optischen Halbleiterverstärker (SOA) laufen, wird das rein optische ODER-Gatter durch die Charakteristika der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlung ausgeführt.
  • Deshalb kann die vorliegende Erfindung einfach zum Ausführen der rein optischen ODER-Logikoperation bei den beliebigen Punkten komplizierter optischer Schaltungen, wie optischen Rechen- und rein optischen Signalverarbeitungssystemen, angelegt werden. Ebenfalls kann die vorliegende Erfindung nicht nur durch Ausführen rein optischer Logikelemente, wie rein optischer NOR, NAND, XOR und AND-Gatter, angelegt werden, sondern ebenfalls zum Bilden rein optischer Hochgeschwindigkeit-Logikelemente, welche bei mehr als 10 Gbit/s eingesetzt werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung entlang mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, verdeutlicht dies lediglich bevorzugte Ausführungsformen, aber begrenzt nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß vielfältige Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Geist und den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims (4)

  1. Vorrichtung für rein optische ODER-Logikoperationen mit: einem optischen Pulsgenerator; einem modengekoppelten Faserlaser (MLFL) zum Erzeugen von Eingangssignalmustern A und B für rein optische ODER-Logikoperationen von dem Pulsgenerator; einem ersten Faserkoppler (FC1) zum Abzweigen des Ausgangs von dem modengekoppelten Faserlaser durch ein Abzweigverhältnis von 50:50; einer ersten optischen Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler; einer ersten optischen Steuerungseinrichtung zum Steuern der Intensität und der Polarisation des optischen Ausgangs von dem ersten Faserkoppler; einem zweiten Faserkoppler (FC2) zum Erzeugen des Eingangssignalmusters A durch Koppeln optischer Ausgänge von der ersten Verzögerungseinrichtung und der ersten optischen Steuerungseinrichtung; einem dritten Faserkoppler (FC3) zum Abzweigen des optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler durch ein Abzweigverhältnis von 10:90; einer zweiten Verzögerungseinrichtung zum Zeitverzögern des optischen Ausgangs von dem zweiten Faserkoppler (FC2); einem vierten Faserkoppler (FC4) zum Detektieren des optischen Ausgangs von der zweiten Verzögerungseinrichtung und Messen des Eingangssignalmusters B; einer zweiten optischen Steuerungseinrichtung zum Steuern der Intensität und der Polarisation des optischen Ausgangs von dem dritten Faserkoppler (FC3); einem fünften Faserkoppler (FC5) zum Erzeugen des Eingangssignalmusters A+B durch Koppeln des Eingangssignalmusters A von dem dritten Faserkoppler und des Eingangssignalmusters B von dem vierten Faserkoppler; und einer Einrichtung zum Detektieren und Messen des Eingangssignalmusters A+B, welches von dem fünften Faserkoppler (130) erzeugbar ist.
  2. Vorrichtung für eine rein optische ODER-Logikoperation nach Anspruch 1, wobei modulierte Wellenformen von dem modengekoppelten Faserlaser (MLFL) bei 2,5 Gbit/s modulierbar sind, und das Eingangssignalmuster A von 1100 und das Eingangssignalmuster B von 0110 erzeugbar ist.
  3. Vorrichtung für eine rein optische ODER-Logikoperation nach Anspruch 1, zusätzlich mit: einem ersten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA1) zum Verstärken des Eingangssignalmusters A+B, welches von dem fünften Faserkoppler erzeugbar ist; einer Wellenlängen-einstellbaren Laserdiode (134) zum Bereitstellen eines Gebersignals mit einer kontinuierlichen Welle; einem sechsten Faserkoppler (FC6) zum Koppeln des Eingangssignalmusters A+B für den ersten Erbium-dotierten Faserverstärker und des Gebersignals mit kontinuierlicher Welle von der einstellbaren Laserdiode durch ein Kopplungsverhältnis von 50:50; einem ersten optischen Halbleiterverstärker (SOA1) zum Erzeugen des Wellenlängen-umgewandelten Signalmusters C durch die SOA-Charakteristika der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlung von dem Eingangssignalmuster A+B, welches von dem sechsten Faserkoppler gleichzeitig mit dem Gebersignal eingebbar ist; und einem ersten optischen Filter zum Filtern nur des Gebersignals mit kontinuierlicher Welle von dem ersten optischen Halbleiterverstärker.
  4. Vorrichtung für eine rein optische ODER-Logikoperation nach Anspruch 3, zusätzlich mit: einem zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA2) zum Verstärken des Wellenlängen-umgewandelten Signalmusters C von dem ersten optischen Halbleiterverstärker; einer Laserdiode (DFB-LD) mit verteilter Rückführung zum Erzeugen optischer Signale mit kontinuierlicher Welle; einem siebten Faserkoppler (FC7) zum Koppeln des Signalmusters C, welches bei dem zweiten Erbium-dotierten Faserverstärker verstärkbar ist, und des optischen Signals mit kontinuierlicher Welle von der Laserdiode mit verteilter Rückführung durch ein Kopplungsverhältnis von 50:50; einem zweiten optischen Halbleiterverstärker (SOA2) zum Erzeugen eines neuen Wellenlängen-umgewandelten Signalmusters durch die SOA-Charakteristika der Verstärkungssättigung und Wellenlängenumwandlung, welches das Wellenlängen-Umwandlungssignalmuster C und das optische Signal mit kontinuierlicher Welle einsetzt, welche gleichzeitig von dem siebten Faserkoppler jeweils als das Pumpsignal und das Gebersignal eingebbar ist; und einem zweiten optischen Filter zum Filtern nur des Gebersignals von dem zweiten optischen Halbleiterverstärker.
DE10228572A 2001-09-25 2002-06-26 Rein optisches Oder-Gatter ausgeführt unter Einsatz optischer Halbleiterverstärker Expired - Fee Related DE10228572B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR01-59367 2001-09-25
KR10-2001-0059367A KR100452617B1 (ko) 2001-09-25 2001-09-25 반도체 광증폭기를 이용한 전광 ｏｒ 논리소자의 구현장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10228572A1 DE10228572A1 (de) 2003-05-22
DE10228572B4 true DE10228572B4 (de) 2006-09-07

Family

ID=19714660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10228572A Expired - Fee Related DE10228572B4 (de) 2001-09-25 2002-06-26 Rein optisches Oder-Gatter ausgeführt unter Einsatz optischer Halbleiterverstärker

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6804047B2 (de)
JP (1) JP3748236B2 (de)
KR (1) KR100452617B1 (de)
DE (1) DE10228572B4 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7203396B2 (en) * 2002-08-22 2007-04-10 Main Street Ventures, Llc All optical chopping using logic gates apparatus and method
US7167620B2 (en) * 2003-07-16 2007-01-23 Doron Handelman Devices and methods for all-optical processing and storage
US7154665B2 (en) * 2003-08-11 2006-12-26 Lucent Technologies Inc. Optical performance monitoring using a semiconductor optical amplifier
DE102004008508B4 (de) 2004-02-20 2005-12-15 Audi Ag Verfahren zum Ansteuern eines automatischen Schaltgetriebes für Fahrzeuge und automatisches Schaltgetriebe für Fahrzeuge
KR100695674B1 (ko) * 2004-10-29 2007-03-15 한국과학기술연구원 단일 에스오에이를 이용한 전광 오알 논리소자 구현장치및 방법
US7123407B2 (en) * 2005-01-20 2006-10-17 Korea Institute Of Science And Technology Apparatus and method for realizing all-optical NOR logic device using gain saturation characteristics of a semiconductor optical amplifier
US7199870B2 (en) * 2005-02-10 2007-04-03 Picosolve Inc. Polarization independent optical sampling arrangement
US7417788B2 (en) * 2005-11-21 2008-08-26 Aditya Narendra Joshi Optical logic device
US20070206897A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Dr. Shaowen Song N-nary optical semiconductor transistor and an optical AND gate
US8452187B2 (en) * 2010-12-02 2013-05-28 Eastern Optx Inc. Bi-directional, compact, multi-path and free space channel replicator
CN102394470B (zh) * 2011-08-22 2013-04-03 东华大学 一种半导体光放大器有源光纤环增益误差平衡方法
CN103792756B (zh) * 2014-01-22 2016-08-17 深圳大学 一种光学逻辑与门装置
CN110320726B (zh) * 2019-07-04 2022-05-27 杭州电子科技大学 一种有源非线性三芯光纤耦合器的全光逻辑门

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20019930U1 (de) * 2000-08-29 2001-04-12 Korea Inst Sci & Tech Vorrichtung zur Verwirklichung eines volloptischen NOR-Logikbausteins

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3643116A (en) * 1969-09-05 1972-02-15 Ibm Fast logic using ultrashort laser pulses
US4932739A (en) * 1989-09-25 1990-06-12 At&T Bell Laboratories Ultra-fast optical logic devices
JPH0688983A (ja) * 1992-09-07 1994-03-29 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光論理装置
JP3268538B2 (ja) * 1993-04-26 2002-03-25 日本電信電話株式会社 偏波利用光半導体素子
JP3268539B2 (ja) * 1993-04-27 2002-03-25 日本電信電話株式会社 偏波利用光素子
JP3206618B2 (ja) * 1993-05-10 2001-09-10 日本電信電話株式会社 偏波利用光論理素子
US5537243A (en) * 1993-12-17 1996-07-16 At&T Corp. All-optical flip-flop
US6556327B1 (en) * 1997-11-06 2003-04-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Signal converter, optical transmitter and optical fiber transmission system
KR100275653B1 (ko) * 1998-03-04 2001-01-15 박호군 편광의존형 방향성 고립기 및 이를 이용한 고리형 공진기레이저
US20020054404A1 (en) * 2000-03-17 2002-05-09 Hedekvist Per Olof Optical logic gates based on the polarization properties of four-wave mixing
US6778303B2 (en) * 2000-05-22 2004-08-17 Shaowen Song N-valued optical logic architecture and method
KR100361034B1 (ko) * 2000-12-19 2002-11-21 한국과학기술연구원 마흐젠더 간섭기형 전광 파장변환기의 전광 앤드 논리연산방법
KR100418654B1 (ko) * 2001-09-20 2004-02-11 한국과학기술연구원 반도체 광증폭기를 이용한 전광 ｘｏｒ 논리소자의 구현방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20019930U1 (de) * 2000-08-29 2001-04-12 Korea Inst Sci & Tech Vorrichtung zur Verwirklichung eines volloptischen NOR-Logikbausteins

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003107548A (ja) 2003-04-09
JP3748236B2 (ja) 2006-02-22
US20030058528A1 (en) 2003-03-27
KR20030028674A (ko) 2003-04-10
KR100452617B1 (ko) 2004-10-12
DE10228572A1 (de) 2003-05-22
US6804047B2 (en) 2004-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005029675B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Implementierung eines volloptischen ODER-Gatters, das einen einzelnen SOA (Halbleiterlichtverstärker) nutzt
DE10228572B4 (de) Rein optisches Oder-Gatter ausgeführt unter Einsatz optischer Halbleiterverstärker
DE4029626C2 (de) Optische Logikvorrichtungen
DE60200944T2 (de) Gerät zur erzeugung einer taktfluktuationstoleranten optischen modulation eines ersten signals durch ein zweites signal
DE69434167T2 (de) Vorrichtung zur optischen Taktgewinnung und Vorrichtung zum Demultiplexen eines Zeitmultiplexsignales
DE60213341T2 (de) Verfahren, Vorrichtung und System zur Wellenformgestaltung von Signallicht
DE69531335T2 (de) Rein optischer Schalter
DE19619780A1 (de) Optisches Übertragungssystem, optisches Transmissionsmodul, und optischer Modulator
DE60215290T2 (de) Optische Takt-Phasenregelschleifen-Schaltung
DE60222203T2 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung eines durchsichtigen Mediums
DE10228127B4 (de) Verfahren zum Ausführen eines rein optischen XOR-Elements unter Einsatz optischer Halbleiterverstärker
DE10028144C1 (de) Messverfahren zur Bestimmung der Nichtlinearitäten einer optischen Faser
EP0675351B1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Dispersionsnullstelle eines Lichtwellenleiters
DE102005037828B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur rein-optischen Regeneration phasenmodulierter optischer Signale in Bezug auf Pulsform, Pulshöhe, Takt und Phase
DE69933180T2 (de) Optischer Inverter auf der Basis eines sättigbaren Absorbers
EP0657765B1 (de) Optischer Phasenregelkreis
DE10231204B4 (de) Implementierungsverfahren eines volloptischen Halbaddierers unter Verwendung von SOA-basierten Einrichtungen und Vorrichtung hierfür
DE602004000185T2 (de) Mehrwellige Lichtquelle
DE102006036817B4 (de) Optischer Regenerator und Phasenfehlerermittlungseinheit für einen optischen Regenerator sowie Verfahren zur optischen Regeneration
DE19607347A1 (de) Lichtimpulsgenerator
DE112012004435B4 (de) Phasenverriegelte Laserlicht-Quellenvorrichtung und diese verwendende, optische Kohärenztomographievorrichtung
DE69823839T2 (de) Optisches Gerät zur Verarbeitung von digitalen optischen Signalen
DE69734578T2 (de) Optische taktteilung
DE19535772A1 (de) Optische Konversion der Trägerwellenlänge optisch übertragener Datensignale
EP0595207B1 (de) Nichtlineare optische Signalverarbeitungseinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120103