集成光电子器件lpl(第十一章逻辑门).ppt

《集成光电子器件lpl(第十一章逻辑门).ppt》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、全光逻辑门第十一章全光逻辑器件光纤通信系统计算机全光网光计算机逻辑器件在逻辑运算中，AND、OR、NOT是最基本的三种逻辑运算，反映了逻辑电路中最基本的逻辑关系，所有的逻辑运算都可以通过这三种基本运算来实现。但为了满足实用的要求，实际使用的逻辑门，除了三种基本逻辑门外，广泛采用一些复合逻辑门，如：XOR、XOR、NAND、半加器、半减器、比较器、译码器等。全光逻辑门基本上都是利用某种光学介质的高速非线性效应来实现的，如XGM效应、XPM效应、FWM效应、交叉偏振调制（CPM）效应等。§11.1XGM型全光逻辑器件增益饱和：增益随输入光功率增大而减小的现象。弱连续光和强信号光耦

2、合进SOA信号光被放大，消耗载流子SOA的增益被反向调制反向调制的增益又对连续光调制SOA中的XGM效应：1.SOA-XGM型全光逻辑NOR门信号光要足够强，否则会出现台阶形。2.SOA-XGM型全光逻辑OR门信号光2要强实现了速率为10Gb/s的全光逻辑OR门利用SOA中XGM效应还可以实现AND门、NAND门。效率高；工作波长范围宽；偏振无关。SOA-XGM型全光逻辑门的优点：信号的消光比恶化;工作速率低；码型效应。SOA-XGM型全光逻辑门的缺点：§11.2XPM型全光逻辑器件1.SOA-XPM型全光逻辑XOR门实现了速率为20Gb/s的全光逻辑XOR门啁啾小；输出消光

3、比高；偏振无关等。缺点：优点：实现条件比较苛刻；采用分离元件很难实现。利用MZI结构还可以实现AND门。2.SOA-XPM型全光多功能逻辑门结构简单；适于高速逻辑运算。缺点：优点：不同输入功率对应的滤波器中心波长要改变。§11.3FWM型全光逻辑器件SOA中的FWM效应：1.SOA-FWM型全光逻辑AND门转换速度快；结构简单。缺点：优点：效率低；偏振相关；效率随两输入信号波长间隔的增大而降低。2.基于SOA-FWM的多功能超快全光逻辑门在本方案中：所用信号光为二进制PolSK调制格式；利用的是SOA中FWM效应的偏振选择性。二进制PolSK调制格式:即调制光的偏振态,使两个

4、正交偏振态分别表示二进制中的逻辑“0”和“1”。FWM效应的偏振选择性：FWM效应的强弱与两输入光的偏振方向夹角的余弦函数成正比。平行（夹角为0）时，FWM效应最强；垂直（夹角为900）时，不发生FWM效应。逻辑AND、NOR、、、XOR、XNOR的真值表基于PolSK调制的FWM型超快全光逻辑门原理示意图输入的信号光共轭光的输出S1S2S2的偏振态不旋转900S2的偏振态旋转900000110110无无1无01无输入信号光ANDNORXORXNOR半加器半减器译码器比较器S1S2加进位减借位=><000110110001100001000010011010010010100

5、10001101010001000010000100001100001010100逻辑AND、NOR、、、XOR、XNOR、半加器、半减器、译码器和比较器的真值表基于PolSK调制的多功能超快全光逻辑门的模拟结果：(a)和(b)分别为输入信号光1和2在一个偏振方向上的波形，(c)~(h)分别为逻辑AND、NOR、XNOR、、和XOR的输出波形本方案的优点：既可实现多种简单逻辑功能，又可实现多种复杂逻辑功能；适于超快工作；消除了码型效应。