[实用新型]一种基于PPLN波导的全光四线-二线优先编码器装置

说明书

本实用新型涉及全光逻辑信号处理领域，提供一种基于PPLN波导的全光四线‑二线优先编码器装置，包括：第一级传输单元、第二级传输单元和第三级传输单元；第一级传输单元包括第一连续泵浦光发生装置、信号光I₂发生装置、信号光I₃发生装置、第一光耦合器、第二光耦合器等；第二级传输单元包括第二连续泵浦光发生装置、信号光I₁发生装置、信号光I₂发生装置、等；第三级传输单元包括第三连续泵浦光发生装置、信号光I₃发生装置等。本实用新型实现的全光逻辑器件为全光四线‑二线优先编码器，该编码器能够在光域中直接对信号光进行编码，使得在全光网的光节点处能够完成更复杂逻辑功能，对未来的光交换、光计算、光传输等具有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及全光逻辑信号处理领域，尤其涉及一种基于PPLN波导的全光四线- 二线优先编码器装置。

背景技术

近年来，通信业务的迅猛发展使得人们对数据信息的传输效率有了更高的要求。全光网络以其特有的高速率、大容量、支持多种协议、组网灵活性高和可靠性强等优点，成为未来理想的通信网络。全光信号处理技术包括波长变换、解复用、全光逻辑、光参量振荡、光采样和倍频等，全光逻辑是全光信号处理中的关键环节，能够克服了传统的“光-电-光”转换所带来的“电子瓶颈”问题。但是目前的全光逻辑器件只能完成较为单一的逻辑功能，无法满足光分组交换单元对更多、更复杂逻辑功能的需求，因此全光逻辑器件的相关研究已从基本逻辑转向了复杂组合逻辑。全光逻辑器件的突破对未来的光交换、光计算、光传输等具有重要意义。

全光逻辑器件是全光网节点上承载光信号逻辑运算的无源器件，近年来已成为国内外各实验室以及各科研机构的研究热点。能够实现全光逻辑信号处理的光元件有很多，主要包括：高非线性光纤、半导体光放大器、PPLN波导等。2013年，Y.Du等人设计并实现了基于高非线性光纤的全光数据选择器，为获得较高的非线性系数，光纤长度往往需要达到1km以上，这与仅仅几厘米的PPLN波导相差甚远。2017年，Z.L.Wei等人基于量子点半导体光放大器的交叉相位调制效应，利用马赫-曾德尔干涉仪模拟实现了全光逻辑或门的功能，但是载流子的缓慢恢复速率大大影响了其在更高速系统中的应用。PPLN波导是一种采用准相位匹配技术的非线性光学材料，具有效率高、响应快、噪声低、体积小、易于集成等特点，相比于高非线性光纤和半导体光放大器来说，基于PPLN波导的全光逻辑器件在效率、速度、体积等方面更具优势。

优先编码器的输入信号具有优先级别，允许几个信号同时输入，但只对优先级别最高的进行编码，级别低的信号则完全不起作用。四线-二线优先编码器是一个2位的二进制编码器，其功能如表1所示。

表1：

在表1中，4个输入优先级别的高低次序依次为I₃＞I₂＞I₁＞I₀。对于I₃而言，无论其他三个信号是否为有效电平输入，只要I₃为1，输出均为Y₁Y₀＝11，优先级别最高。对于I₀，只有当I₃、 I₂、I₁均为0，即均无有效电平输入，且I₀为1时，输出为Y₁Y₀＝00，所以I₀的优先级别最低。由此可以得出该优先编码器的逻辑表达式为式1、2。

实用新型内容

本实用新型实现的全光逻辑器件为全光四线-二线优先编码器，该编码器能够在光域中直接对信号光进行编码，使得在全光网的光节点处能够完成更复杂逻辑功能，对未来的光交换、光计算、光传输等具有重要意义。