[发明专利]光波导脉冲耦合器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成光学和光波导技术，特别涉及一种光波导脉冲耦合器及其制造方法。

背景技术

对外部脉冲刺激信号的响应表现出程度上的非线性积累和泄漏是脉冲耦合神经网络（PCNN）对仿神经元的特征性要求，积累和泄漏的竞争结果用阈值来判别，阈值之上的兴奋态表现为响应脉冲的同步发放，低于阈值则显示沉寂。这种输入脉冲与输出脉冲之间的耦合动力学建立在生物大脑视觉皮层研究的实验基础上，PCNN为研发更精确的仿生视觉系统提供了很有潜力的途径。尽管PCNN的软件实现方法有很多，PCNN的实时响应操作需要通过硬件来实现。在硬件实现方面，已见报道的电路技术包括CMOS技术（Y. Ota等：IEEE Transactions on Neural Networks, 10 (3), 539-544, 1999；Y. Ota等：Proc. of the 28th Annual Conference of Industrial Electronics Society, Vol.4, 3221-3226, 2002）、基于FPGA的技术（M. Schafer等：Proc. of the Seventh International Conference on Microelectronics for Neural, Fuzzy and Bio-Inspired Systems, 316-323, 1999；J. Vega-Pineda等：Proc. of International Joint Conference on Neural Networks, 4051-4055, 2006）和超混沌发生器电路技术（Y. Takahashi等：IEEE Transactions on Circuits and Systems—II: Express Briefs, 51 (9), 468–542, 2004）等。利用光信号的可并行处理、无干扰和高速性，用光学或光电结合的手段构造脉冲耦合模型对提高PCNN的系统规模和并行处理速度显然有利。R. Wang等实验了一种光学脉冲发生器，脉冲构造利用了光学双稳态，频率变动利用了反馈控制的光折变光栅，输出脉冲的频率与输入光的强度构成响应关系（Ruibo Wang等：Proc. SPIE, 3715(46), 46～52, 1999）。N. Clark等将光学微透镜的自适应波前校正与PCNN的平滑机制结合起来，显示了降低噪声干扰的效果（N. Clark等：IEEE Transactions on Neural Networks, 10 (3), 599-603,1999）。R.Wang等的工作实质上构造了一种光学形式的脉冲发生器，而并非脉冲耦合器。N. Clark等的工作实质上是把PCNN电路应用于控制一个光学成像系统，以求得到高的信噪比。采用全光学方法实现PCNN要求的脉冲耦合动力学过程的工作成果，迄今未见报道。

发明内容

本发明是针对PCNN的脉冲耦合动力学过程的光学实现的问题，提出了一种光波导脉冲耦合器及其制造方法，将非饱和光阻断效应表现的光学粒子性和分支模式耦合表现的光学波动性在光波导载体上有机结合起来，用全光学方式实现输入作用电脉冲与输出同步电脉冲之间的脉冲耦合动力学过程。

本发明的技术方案为：一种光波导脉冲耦合器，包括光波导脉冲耦合器核心光路1、一个非对称光纤功分器2和一根单模光纤3，非对称光纤功分器2由632.8nm波长单模光纤构成，632.8nm波长的输入光波经非对称光纤功分器2后，按输入光波的设定光功率比例分为两支非等分相干光波，非对称光纤功分器2的两根输出光纤的光轴与光波导脉冲耦合器核心光路1的两根输入光波导的光轴两两对准后，用紫外固化粘结剂对接固定，光波导脉冲耦合器核心光路1的输出光波导的光轴与单模光纤3的光轴对准对接后，用紫外固化粘结剂对接固定，单模光纤3的输出端为光波导脉冲耦合器的输出端。

所述光波导脉冲耦合器核心光路1由一个倒置的Y分支波导4以及在倒置的Y分支波导4的两分支位置上对称制备的两支复合波导5构成，所述倒置的Y分支波导4制备在一块玻璃基板的上表层，所述Y分支波导4由两支长度为5mm的输入直波导4-1、两支截止直波导4-2、两支传递直波导4-3、两支弯曲波导4-4、一个楔形过渡波导4-5和一支输出直波导4-6按Y字形依次对称贯通构成，所述玻璃基板可以是B270玻璃，也可以是BK7或K9光学玻璃。