引用本文:

纪文珺,刘开贤,陈新桥:基于SOA-MZI的全光逻辑非门的设计[J]. 光通信技术,2019,43(7):14-16.

基于SOA-MZI的全光逻辑非门的设计

纪文珺1,刘开贤1,陈新桥2

(1.中国传媒大学 数据科学与智能媒体学院,北京 100024; 2.中国传媒大学 信息与通信工程学院,北京 100024)

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摘要:全光逻辑非门器件是全光信号处理中的核心器件之一,在现代光通信网络中具有重要的应用。提出了一种仅用2个3 dB耦合器和2个半导体光放大器(SOA)即可实现全光逻辑非门的设计方法,理论分析了该方法实现全光逻辑非门的原理,并采用光子模拟软件验证了该方法的可行性:系统在比特率为1 Gb/s时,Q值可达7.288,且在完成逻辑功能的同时还能实现信号再生。

关键词:半导体光放大器;马赫-曾德尔干涉仪;交叉增益调制;光逻辑非门;光子模拟

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)07-0014-03

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.07.004

0 引言
       目前,光信号的全光处理是全光通信网络的重点研究内容,其中全光逻辑器件的研制是其核心技术之一。在全光逻辑器件中,一类重要的基础器件是全光逻辑门,比如与门、非门和或非门等等。这些全光逻辑门一般是通过光纤或者半导体材料的非线性效应来实现的,比如四波混频(FWM)、交叉增益调制(XGM)、交叉相位调制(XPM)和交叉吸收调制(XAM),或者它们的混合效应。半导体光放大器(SOA)具有损耗低、延时短、稳定性高和集成性好等优点,被认为是非线性元件中最有实用价值的一种。基于SOA的光逻辑门可分为3种类型:利用SOA本身的非线性效应的全光逻辑门、基于采用SOA的光纤干涉仪的全光逻辑门和基于采用SOA的集成干涉仪的全光逻辑门[1]。
   因为基于采用SOA的马赫-曾德尔(MZI)的全光逻辑门具有结构简单、容易集成和性能稳定等优点,所以被广泛研究。Wang等人提出了用2个2×2的3 dB耦合器、2个波分复用(WDM)耦合器和2个SOA进行组合,通过差分调制的方法得到了基于SOA的碰撞型MZI的全光逻辑非门[2]。这种方法虽然能够在高比特率下得到预期结果,但是方法复杂,所用器件较多,降低了系统的可调谐性,且在低比特率情况下不可避免地进行了一些不必要的操作。针对以上问题,本文提出一种仅用2个2×2的3 dB耦合器和2个SOA就可以实现全光逻辑非门的新方法,并通过Optisystem软件仿真验证了该方法的可行性。

3 结束语
       本文提出了仅用2个2×2的3 dB耦合器和2个SOA就可以实现全光逻辑非门的新方法,理论分析了该方法的可行性。根据所提的方法,采用Optisystem光子模拟软件,设计了实现全光逻辑非门的系统。仿真结果表明:在比特率为1 Gb/s时效果最优,并在得到反相信号的同时能够再生原始信号。本方法不需要使用波分复用器,所需元件较少,大大增加了系统的可调谐性。但比特率逐渐提高时系统性能逐渐降低,因此,本方法在低比特率情况下性能优于其它方法。本方法在全光网络和逻辑处理中具有重要的应用前景。