光通信网络中的信号导向逻辑器件设计

基于"导向逻辑"设计了一种应用于光通信网络的新型光信息流导向器件。采用微环谐振器作为光波导元件,应用折射率调制机理,实现了基于聚合物基的多功能电光逻辑门。通过改变不同端口的逻辑输入分别实现了"与/非"、"或/或非"和"同或/异或"等多种状态的光开关逻辑运算。静态仿真确定了微环谐振器的工作波长,验证了器件具有高速率逻辑运算功能。该器件可用于大规模光学集成电路中,实现高速光信号的调制输出。     

利用光纤参量放大器构成全光与门

利用光纤参量放大器(FOPA)中的波长转换特性完成全光与逻辑运算。以波长转换的原理为基础, 从两路输入光波的四种码字组合的相位匹配关系入手, 证明了FOPA的闲散光输出与两路输入光波的逻辑关系符合与门的逻辑。通过龙格-库塔方法数值求解非线性耦合方程组, 仿真证实了FOPA的输出与输入光波满足全光与门的逻辑, 研究了此全光与逻辑门闲散光波的输出功率随光纤长度、输入光波的功率比值以及输入光波波长位置的变化关系, 为实际中优化设计全光与门提供了参考。并对100 Gb/s的全光与逻辑运算中所应选择的输入光波脉冲宽度的问题进行了讨论。     

光电子混合模糊逻辑

本文提出了一种由光电子混合回路构成的简单光学模糊逻辑门设计。演示了补、最大、最小和限界差(相对补)四种最基本的逻辑操作。给出了一个多功能可编程的光电子混合模糊逻辑门,可实现模糊逻辑中七种基本逻辑运算。     

基于RRAM双交叉阵列结构的三值存内逻辑电路设计

在RRAM交叉阵列结构中实现逻辑运算可以较好地解决传统冯诺依曼架构中的存储墙问题.三值逻辑相比于传统的二值逻辑,具有更少的逻辑操作数目和更快的运算速度.文中提出了一种基于RRAM双交叉阵列结构的三值存内逻辑电路设计,其中三值逻辑电路的输入与输出均通过多值RRAM的阻值表示.该结构支持两种三值逻辑门和一种二值逻辑门以提升...     

利用单个半导体光放大器实现非反转归零码的可重构全光逻辑门

提出了一种新型非反转归零(RZ)码的可重构全光逻辑门方案.该方案基于单个半导体光放大器(SOA)和可调谐光带通滤波器(TOBPF).利用SOA的四波混频效应和交叉增益调别(XGM)效应,实现了RZ码信号的多种功能逻辑运算.在不改变实验装置的情况下,通过调节带通滤波器中心波长和信号光功率,可以在不同逻辑功能之间进行切换.实验实现了10 Gb/s全光信号间的"与","非","或非","同或","(A)·B","A·(B)"等基本逻辑运算.与用连续光作为探测光不同的是,本方案采用了时钟信号作为探测光,这样各个逻辑门的输出均为非反转RZ码,有利于不同逻辑门的进一步组合.     

新型电光逻辑门的设计及计算机图形光谱

光逻辑门是未来全光网络中光信息处理的核心元件,它可以实现高速光包交换,全光地址识别,数据编码,奇偶校验,信号再生等功能。采用微环谐振器设计了一种新型的电光逻辑门,结构通过三个非对称微环组成,分析耦合区的传输矩阵方程得出加载电压信号的变化能够实现微环折射率的变化,利用光强的逻辑开关特性可以实现光门逻辑。计算机仿真验证了工作波长1 600 nm时,实现的高电平50.7 V定义为逻辑1,低电平0 V定义为逻辑0,通过光强变化得出了6位逻辑运算;整个系统的响应时间理论上得到了1.8 ps,运算速率可达近200 Gbit/s。逻辑的双稳态分析中得出:微环发生最大谐振值时对应的控制波长等于微环未发生形变前的谐振波长和偏移量之和;调制可以通过微环谐振波长实现控制。这一研究对于未来全光通信的实现具有一定的意义。     

一种混合集成DC/DC电源调制器的设计

介绍了一种混合集成DC/DC电源调制器的设计,并给出了实验结果。该电路包含延时电路、逻辑运算电路、驱动电路和输出电路,其主要功能是对输入的TTL控制信号进行逻辑运算和延时处理;通过驱动电路后,对 3.3 V、 5 V、 6 V、 12 V电源进行调制,可实现按规定时序为系统供电。     

基于DNA链置换的三级联组合分子逻辑电路设计

DNA计算研究内容繁多复杂,DNA复杂逻辑电路的搭建属于DNA计算的一个重要研究分支,其中逻辑门的构建属于DNA复杂逻辑电路搭建的基础研究,设计出更为简单的逻辑门可以为研究者搭建复杂电路提供参考,节省基础研究的宝贵时间。针对上述问题,该文利用使能控制端思想,采用DNA链置换技术,设计了与或、与非或非和异或同或3种DNA组合逻辑门。结果显示,设计的3种组合逻辑门可实现6种逻辑运算功能,并利用所构建的组合逻辑门成功构造了多级联组合分子逻辑电路,为DNA计算提供了更多的解决方案,促进了DNA计算机的发展。     

基于MZI结构和级联SOA的宽相位容限全光异或门

传统使用半导体光放大器(SOA)中交叉相位调制( XPM)效应构成全光逻辑异或(XOR)门的方案,由 于受到单个SOA中XPM效应自身原理的限制,需要精确的相位控制。本文提出了一种基于马赫 -增德尔干 涉仪(MZI)和级联SOA中XPM效应实现全光逻辑异或门的新方案。本文方案使用对称的MZI结构 ,在两臂 上分别放置两个级联的SOA,通过对时钟光的相位调制,达到对两级输入信号光进行XOR运算 的目的。在 40Gbit/s下的仿真结果表明,本方案易于调节,只需要两束输入信 号光以相反比例分光,即可对其进行异或 逻辑运算,在放宽了分光比取值范围的同时,也降低了对XPM效应中相位控制的要求,实现 了宽相位容 限的全光逻辑XOR门。研究了时钟光功率和输入信号分光比对逻辑运算结果的影响,发 现输入信号分 光比的不同步变化对输出信号质量的影响较为明显。对提高方案速率的方法进行了讨 论。     

GaAs 208门超高速门阵列设计

本文介绍了GaAs 208门超高速门阵列的逻辑设计、电路设计、版图设计和工艺设计,并给出了此门阵列标准逻辑单元、输入及输出缓冲级的稳态和瞬态CAD模拟结果。此门阵列采用的BFL预功能级标准逻辑单元,具有九种组合逻辑功能及两种不同选择的驱动能力,并具有输出电平调节功能。模拟结果表明,由标准单元组成的四输入或非门单门延迟仅为150ps/门,上升时间为380ps,下降时间为50ps,功耗为1.30mW/门。此门阵列可由BFL电平驱动,也可通过设计的输入缓冲级由ECL电平驱动,输出可由输出缓冲级驱动50Ω负载。此门阵列已制成母片(见《半导体情报》1989年第5期封底),并根据需要布成了双8位串入并出移位寄存器。     

Proposal of a Coupled-Microring-Based Wavelength-Selective $1times N$ Power Splitter

A novel wavelength-selective 1 times N power splitter, which consists of a microring and N + 1 couplers, is presented. One coupler is for coupling the light signal from the input port into the microring and the other N couplers are for coupling the signal light from the microring to the output ports. The channels with the resonant wavelength of the microring are dropped and split into N output ports. The critical coupling condition to achieve a high extinction ratio is also given. By appropriately choosing the coupling coefficients for the input/output couplers, it is flexible to have a uniform or nonuniform power splitting as desired.     

生物光敏蛋白bR膜应用于光子逻辑门的研究

生物光敏蛋白细菌视紫红质（简称ｂＲ）是目前国际上公认的非常有发展前途的生物光色材料．ｂＲ光循环中的基态Ｂ和较稳定的中间态Ｍ所特有的性质,使得ｂＲ膜具有互补抑制调制透射特性．黄光、紫光同时入射ｂＲ膜,两者的透射光强将被互相抑制,如固定紫光光强,改变黄光光强,随黄光光强由０逐渐增大,黄光、紫光的透射性质可呈现３个阶段：第一阶段,黄光被全抑制,紫光性衰减;第二阶段,两束光皆被全抑制;第三阶段,紫光被全抑制,黄光线性增强．将这个特性应用于光子器件研究,设计了二进制双变量光子逻辑门与、或、与非、或非、０．以二光强相等紫光作为信号光代表输入,以光强可变黄光作为偏置光调节ｂＲ膜的透射性质,适当选择黄光或紫光的透射光强作为逻辑门运算结果,即可在一个器件上实现上面所提到的５种运算,且成功地进行了模拟实验．以低光强作为逻辑意义上的“０”,以高光强作为逻辑意义的“１”,实验运算效果很好．“０”、“１”可明显区别．此全光逻辑器件具有结构简单,功能丰富,全光操作等优点     

基于级联半导体光放大器中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门

提出一种基于级联半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制(XGM)效应实现的全光逻辑与门新方案。该方案采用单端耦合半导体光放大器提高第一级半导体光放大器输出的消光比，合理控制第二级半导体光放大器的输入光功率，实现了两路2．5Gbit／s非归零(NRZ)信号的逻辑与运算。详细阐明了基于级联半导体光放大器的与门的工作原理和实验方案，分析了实验结果。根据实验结果，发现第一级半导体光放大器输出信号的消光比和信噪比对逻辑与运算结果影响较大，利用单端耦合半导体光放大器后能改善逻辑与运算结果，第二级半导体光放大器的输入抽运光功率对逻辑与运算输出的信号质量有较大的影响。合理控制这些因素，可以有效地提高该逻辑与门的输出特性。     

Optical AND gate

We have successfully demonstrated a new type of logic circuit which provides an optical output pulse that is the AND function of two wavelength multiplexed optical input signals. The active components of this optically coupled logic gate are a triggerable semiconductor laser and a novel photodetector consisting of two series photodiodes which are sensitive in different wavelength bands.     

Functions and applications of monostable-bistable transition logicelements (MOBILE's) having multiple-input terminals

The MOBILE is a logic gate exploiting the monostable-bistable transition of a circuit that consists of two resonant tunneling transistors connected in series. It has several advantages including multiple inputs and multiple functions. This paper describes the output characteristics of multiple-input MOBILE's and discusses their applications. For a two-input MOBILE, it is demonstrated that both NAND and NOR operations are possible with the appropriate control voltage. This implies the possibility of a variable function logic gate. Furthermore, the threshold logic operations for a weighted sum of input signals are demonstrated for a three-input MOBILE with a weight ratio of 4:2:1. The applications of MOBILE's in parallel processing architectures such as cellular automata and cellular neural networks are discussed based on the above results. Circuit simulations using a simple model of resonant tunneling transistors successfully reproduce the basic characteristics of MOBILE's, and demonstrate the usefulness of MOBILE's in such applications     

Experimental study on all-optical half-adder based on semiconductor optical amplifier

We demonstrate a novel all-optical haft-adder based on two semiconductor optical amplifiers （SOAs）. Two optical bandpass filters are used to select the two idlers generated by four-wave mixing （FWM） effect of the first SOA. Therefore, the AND gate and XNOR logic are realized simultaneously. The second SOA acts as a NOT gate, in which the NOR logic is achieved with the input of the logic XNOR. As a result, the output is the sum of the two input bits and the carry. In the experiment, all-optical haft-addition calculation is achieved between two 10 Gb/s signals.     

40-gb/s NRZ and RZ operation of an all-optical AND logic gate based on a passive InGaAsP/InP microring resonator

The properties of an all-optical AND logic gate based on the four-wave mixing (FWM) effect in an InGaAsP/InP microring resonator side coupled to a bus waveguide are investigated. Using an ultrafast nonlinear process such as FWM, operation at a bit rate of 40 Gb/s is demonstrated for both nonreturn-to-zero (NRZ) and return-to-zero (RZ) modulation formats. The gate operation in terms of microring structural parameters and operating conditions is studied.     

非可逆逻辑门的量子可逆实现研究

逻辑关系可用逻辑函数表示,量子逻辑关系是可逆的,引入和定义了量子逻辑函数;通过引入辅助量子位,增添量子输出信号的区分位,完成对非可逆逻辑门的改造,使非可逆逻辑门在量子电路中得到可逆实现,并研究了一些有用的非可逆逻辑门的改造方法,给出可实现的优化后的量子电路。