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专利号: 2021108017316
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-05-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:第一信号发生器(1)、第二信号发生器(2)、可调谐激光器(3)、衰减器(4)、偏振控制器(5)、环形谐振腔(6)、光电探测器(7)、示波器(8);所述的环形谐振腔(6)包括第一2×2耦合器(6a)、第二2×2耦合器(6b)、第三2×2耦合器(6c)、第四2×2耦合器(6d)以及第一2×2耦合器加热器(6e)、第二2×2耦合器加热器(6f)、第三2×2耦合器加热器(6g)、第四2×2耦合器加热器(6h),第一2×

2耦合器(6a)通过用波导或光纤与第二2×2耦合器(6b)、第四2×2耦合器(6d)连接,第三2×2耦合器(6c)通过用波导或光纤与第二2×2耦合器(6b)、第四2×2耦合器(6d)连接,第二

2×2耦合器(6b)通过用波导或光纤与第四2×2耦合器(6d)连接,形成谐振腔;所述的第一2×2耦合器(6a)其中一个臂外侧设有第一2×2耦合器加热器(6e),所述的第二2×2耦合器(6b)其中一个臂外侧设有第二2×2耦合器加热器(6f),所述的第三2×2耦合器(6c)其中一个臂外侧设有第三2×2耦合器加热器(6g),所述的第四2×2耦合器(6d)其中一个臂外侧设有第三2×2耦合器加热器(6h);

所述的第一信号发生器(1)输出的两路信号一路送入可调谐激光器的电压调谐端口,一路送入到示波器;第二信号发生器(2)输出的两路信号一路送到2×2第一2×2耦合器加热器(6e)和第三2×2耦合器加热器(6g)上,一路送到第二2×2耦合器加热器(6f)和第四2×2耦合器加热器(6h)上;可调谐激光器(3)的光出射端与衰减器(4)的输入端连接,衰减器(4)的输出端与偏振控制器(5)的输入端连接,偏振控制器(5)的输出端与环形谐振腔(6)输入端连接;光纤输入的光场在第一2×2耦合器(6a)通过2×2耦合器输入端口进入环形谐振腔(6),在腔内多次循环后再从第一2×2耦合器(6a)的输出端口输出到光电探测器(7)的接收端,光电探测器(7)输出的信号送入示波器(8)显示。

2.根据权利要求1所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:所述的环形谐振腔耦合系统中的内外环周长比例为1∶2。

3.根据权利要求1所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:

2×2耦合器实际是马赫曾德尔干涉仪,其耦合系数通过调整干涉仪的相位进行调节;选用加热器如电极去改变干涉仪的一个臂的相位,最终导致干涉仪两个输出端口的光强比例变化,进而获得不同的耦合系数。

4.根据权利要求1所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:

2×2耦合器分别由一个U型波导和一个环形波导组成。

5.根据权利要求1所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:所述的光纤要保证所选波段内光信号的低损耗传输。

6.根据权利要求1所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:所述的衰减器要保证到达探测器的光功率在探测器的可接收的功率范围内。

7.根据权利要求1所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:四组耦合系数取值满足下列四种状态,即可进行所设定的同或和异或逻辑运算;其中,光透过率低于设定值认为输出为0,光透过率高于设定值认为输出为1;

状态一:r=0.10,r1=0.10;四个2×2耦合器的耦合系数都较小,其归一化的光透过率约为3.2%,认为输出结果为0;

状态二:r=0.90,r1=0.10;一端其在耦合较浅处,另一端接近临界耦合,其输出功率于输入功率之比为97.62%,输出结果认作为1;

状态三:r=0.10,r1=0.95;一端其在耦合较浅处,另一端接近临界耦合,其输出功率于输入功率之比为66.91%,输出结果认作为1;

状态四:r=0.9,r1=0.95;其接近临界耦合,其输出功率于输入功率之比为16.53%,输出结果认作为0。

8.根据权利要求1或7所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:2×2耦合器(6a)和(6c)的初始耦合系数r为0.10,2×2耦合器(6b)和(6d)的初始耦合系数r1为0.10;如果要实现异或门逻辑,首先给第一2×2耦合器加热器(6e)、第二2×2耦合器加热器(6f)、第三2×2耦合器加热器(6g)、第四2×2耦合器加热器(6h)初始电压,使得r和r1分别为0.9、0.95,此时为异或门的初始态,输入X=Y=0;如果要实现同或门逻辑首先给第二2×2耦合器加热器(6f)和第四2×2耦合器加热器(6h)初始电压,使得其耦合系数为

0.95,此时为同或门的初始态,输入X=Y=0。

9.根据权利要求7所述的基于环形谐振腔光学系统的异或和同或逻辑门,其特征在于:耦合系数r和r1只需要其组合满足状态的输出结果。

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