基于非线性效应的光学逻辑门研究
基于马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder Interfer-ometers，MZI)的全光逻辑门的原理如图3所示，SOA1和SOA2对称放置在干涉仪两臂，连续的探测光通过一个耦合器分解成两束，注入到干涉仪两臂，波长为λ1的两路强度调制的信号光分别注入其中，信号光的峰值功率高于SOA的最大线性输入功率，当输入功率超过SOA的最大线性输人功率时，SOA的有源区内载流子密度就会发生变化，使有源区内的有效折射率发生改变，导致通过SOA的探测光的强度和相位发生变化，探测光经过SOA就会携带上信号光的信息，两路经过相位调制的探测光在耦合器中发生干涉，将相位转移成振幅调制，完成两路信号的异或运算。
2.4 基于超快非线性干涉仪的全光逻辑门
超快非线性干涉仪(Ultrafast Nonlinear Interferometers，UNI)的工作原理如图4所示，信号光经过起偏器保持一定方向的偏振态，经过双折射光纤后分离成具有不同偏振态相互正交且有一定延时的两路脉冲，其中一个脉冲先进入SOA，然后控制脉冲通过耦合器1输入到SOA，接着相互正交的后一脉冲再进入SOA。由于前一脉冲强度小，SOA不会产生增益非线性，而后一脉冲将会遇到强的控制脉冲导致的SOA增益非线性，从而获得一附加相移。
因此，当两个脉冲经过快慢轴与双折射光纤BRF1正交的BRF2后，重新在时间上重叠。由于两个脉冲有相位差，当它们通过45°检偏器后将会产生干涉，从而有输出；反之，如果没有控制脉冲，则这两个脉冲将会遇到相同的增益特性，没有相差，在检偏器中不能形成干涉，因而也就没有输出。当利用超快非线性干涉仪作为逻辑门时，时钟信号作为信号光输入超快非线性干涉仪，再利用耦合器2输入A和B两个逻辑控制信号代替超快非线性干涉仪原来的控制信号，就可以获得或门和异或门。
3 结 语
以上分析了几种典型全光逻辑门的工作原理，其中，在利用半导体光放大器实现的全光逻辑门中，第二级半导体光放大器前置的掺铒光纤放大器的输入信号功率和消光比对逻辑与运算的输出性能起决定性作用，而利用太赫兹光非对称解复用器实现全光逻辑门方案，具有结构简单、操作性强等优点，在实现逻辑操作的同时实现了波长转换，最后探测光作为载波携带逻辑结果输出，同时，此方案还具有扩展性，即能够实现多个具有不同波长的数据流的操作，如果改用偏振无关的半导体光放大器，可实现偏振无关的逻辑门。基于超快非线性干涉仪的全光逻辑门，利用反向控制光实现全光或门和异或门，同时信号光和控制光可实现单一波长工作，加之采用了半导体光放大器，使得结构紧密，连同基于马赫一曾德干涉仪的全光逻辑门，均具有便于集成的优点，用于未来的全光信号处理颇有前途。
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