基于半导体光放大器的高速全光加法器

摘要

一种基于半导体光放大器的高速全光加法器。由三个半导体光放大器(SOA)、两个耦合器和四个滤波器组成。其中SOA1与滤波器1以及滤波器2相配合，同时实现对信号光A、B的“同或”和“与”两个逻辑运算，SOA2与滤波器3配合实现另一个“同或”逻辑运算，SOA3与滤波器4配合实行了另一个“与”逻辑，而“或”逻辑则可以方便地由耦合器实现。本发明首次提出一种基于3个半导体光放大器的全光加法器实现方案，该方案通过在单一SOA中完成多种基本光逻辑，能够实现速率大于40Gbit/s的全光加法器运算，是高速全光信号处理领域中的核心技术。同时，本方案的提出为今后实现可集成、低功耗的复杂全光组合逻辑奠定了重要的技术基础。

主权项

1、一种基于半导体光放大器的高速全光加法器，其组成器件包括：第一半导体光放大器——用于接收波长分别为λ_A、λ_B的信号A、信号B，以及波长为λ_F1、功率比前述信号光小10dB的探测光1的输入信号，经四波混频后产生两个波长分别为λ_F1、λ_F2的新波长信号，并一同送入第一滤波器和第二滤波器；第一耦合器——用于完成信号A、信号B的逻辑“或”运算，并将其输出信号输入第三半导体光放大器；第一滤波器——用于滤出第一半导体光放大器输出端波长为λ_F1的信号以完成“同或”逻辑，并将其输出信号送入第二半导体光放大器；第二滤波器——用于滤出第一半导体光放大器输出端波长为λ_F2的信号以完成“与”逻辑，并将其输出信号送入第二耦合器；第二半导体光放大器——用于接收第一滤波器的输出信号、波长为λ_C1的低位进位CI信号和波长为λ_P、功率比输入信号光小10dB的探测光2的输入信号，经四波混频后将输出信号送入第三滤波器；第三滤波器——用于滤出第二半导体光放大器输出端波长为λ_P的信号以完成“同或”逻辑，并将其输出信号作为全光加法器的低位输出F信号；第三半导体光放大器——用于接收第一耦合器的输出信号和低位进位CI信号，并将其输出信号送入第四滤波器；第四滤波器——用于滤出第三半导体光放大器输出端波长为λ_CI+Δλ的信号以完成“与”逻辑，并将其输出信号送入第二耦合器；第二耦合器——用于接收第四滤波器和第二滤波器的输出信号以完成“或”逻辑，其输出作为全光加法器的进位位CO信号。