1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
2 模拟集成电路国家重点实验室, 重庆 400060
研究并设计了一种基于差分编码技术的12.5 Gbit/s高速SerDes发射机。该电路由并串转换模块、去加重控制模块和驱动模块组成。驱动模块采用电流模逻辑异或门结构, 动态负载的加入可以在降低功耗的同时实现与传输线的阻抗匹配。首次提出在并串转换模块中加入差分编码电路的解决方案, 以保证原码输出, 从而使数据在发射机内完成差分编解码的过程。后仿真结果表明, 发射机数据传输速度达到12.5 Gbit/s。此时发射机整体功耗为39 mW, 输出总抖动为0.05 UI, 远小于JESD204B标准所要求的0.3 UI。
差分编码 高速SerDes 电流模逻辑异或门 动态负载 differential encoding high speed SerDes current mode logic XOR gate dynamic load
杭州师范大学 国际服务工程学院, 浙江 杭州 311121
单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)是基于共振隧穿二极管(RTD)电路的一个重要逻辑单元, 非常适合阈值逻辑电路设计。由MOBILE可以构成阈值逻辑门(TG)和广义阈值逻辑门(GTG)等阈值逻辑电路。本文通过将三变量异或函数转化为较简单、理想的GTG输入输出函数形式, 设计了由GTG构成的新型三变量异或门, 并利用该三变量异或门设计了新型的全加器。通过HSPICE仿真和性能比较, 该全加器不仅器件数量少, 输出延时短, 而且能达到较高的工作频率、更小的电路功耗与功耗-延迟积。
共振隧穿二极管(RTD) 单双稳态转换逻辑单元(MOBILE) 阈值逻辑电路 三变量异或门 全加器 Resonant Tunneling Diode(RTD) MOnostable-BIstable transition Logic Element(MOBIL threshold logic circuit three-variable XOR gate full-adder 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(4): 748
宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
设计了一种基于石墨烯表面等离子激元波导的同或/异或逻辑门,其采用了上下话路型微环谐振器为基本单元。通过调节石墨烯化学势来控制石墨烯表面等离子激元的传输状态,器件的两个不同输出端口同时获得同或和异或逻辑运算结果。仿真分析结果表明:当工作频率为30 THz,石墨烯化学势为0.677 eV和0.95 eV时,基于石墨烯表面等离子激元波导的上下话路型微环谐振器可实现开启与关闭;所构建的同或/异或逻辑门在‘00’、‘01’、‘10’、‘11’四组逻辑操作数下的最差串扰为-10.60 dB。
集成光学 同或/异或门 微环谐振器 石墨烯 表面等离子激元 波导
1 曲阜师范大学物理工程学院山东省激光偏光与信息技术重点实验室， 山东 曲阜 273165
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室， 上海 200050
为提高全光波长转换器的波长转换效率，在量子点半导体光放大器(QD-SOA)波长转换特性研究的基础上，分别对基于交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应的全光波长转换器的转换效率进行了仿真分析。利用三能级QD-SOA模型并基于XGM型全光波长转换器，计算了输入脉冲宽度、有源区长度、损耗系数、最大增益模式和电子跃迁时间的变化对转换效率的影响。结果表明，减小输入脉冲宽度、损耗系数、电子跃迁时间和增加有源区长度、最大增益模式均可以提高全光波长转换器的转换效率。该研究对全光逻辑异或门的设计及QD-SOA的应用有一定的指导意义。
光纤光学 量子点半导体光放大器 交叉增益调制 交叉相位调制 转换效率 异或门
中国人民解放军西安通信学院, 陕西 西安 710106
利用两段色散互补的单模光纤跨段，并结合一个相位偏移器，设计出了一种基于光纤自相位调制效应的全光信号优化结构。理论分析了光纤中的自相位调制效应，介绍了优化结构的工作原理和基于半导体光放大器(SOA)与马赫曾德尔干涉仪(MZI)的全光异或原理，并通过光通信系统设计软件OptiSystem搭建了全光异或门和全光信号优化结构的仿真模型，分别对速率为10 Gb/s和40 Gb/s的全光异或输出结果进行了优化，使得异或输出消光比分别从10 dB和9 dB提高到约26 dB，并得到质量优良的输出眼图。结果表明，常规的全光异或输出消光比普遍较低，通过全光信号优化结构可以使消光比得到大幅提高，改善输出信号的质量。
光通信 全光信号处理 全光异或门 全光信号优化结构 自相位调制 相位偏移
1 西安通信学院, 陕西 西安 710106
2 西安邮电大学, 陕西 西安 710061
针对目前光通信保密系统中基于电信号处理的流密码加解密技术的局限性, 提出基于全光信号处理的加解密技术; 对几种典型的全光异或加密方案进行了研究, 介绍了各自的工作原理、特点及研究进展; 利用OptiSystem软件搭建了基于SOA-MZI(半导体光放大器－马赫-曾德干涉仪)异或门的全光加解密系统仿真模型, 并基于HNLF(高非线性光纤)的自相位调制效应设计了一个优化结构对系统进行优化。研究表明: 全光加解密技术具有优良的特性, 能使整个光通信保密系统运算速率更高,传输更安全。
全光加解密 通信保密系统 异或门 半导体光放大器 高非线性光纤 all-optical encryption/decryption communication security system XOR gate SOA HNLF
1 西安通信学院， 陕西 西安 710106
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室， 陕西 西安 710119
提出一种能够同时应用于强度调制与相位调制信号的全光异或(XOR)逻辑门方案，利用π相移后两束光信号的直接干涉来实现异或逻辑操作。通过仿真验证了该方案对输入为强度调制与相位调制信号的异或操作的可行性与有效性。在输入为10 Gb/s强度调制信号，两输入信号占空比小于0.4，峰值功率相同时，异或输出Q因子为103；当输入为10 Gb/s，调制深度为π的相位调制信号时，异或输出Q因子为272。
光通信 全光异或门 干涉 相位调制 强度调制 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 030602
1 西南交通大学计算机与通信工程学院光通信与光器件研究所, 成都 610031
2 电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术重点实验室, 成都 610054
基于速率方程建立了线性光放大器(LOA)的数值模型,模拟了线性光放大器的增益钳制特性。与对称结构马赫曾德尔干涉仪(MZI)的传输矩阵相结合,构建了线性光放大器马赫曾德尔干涉仪全光逻辑异或门模型,实现了两路40Gbit/s信号的异或运算。与传统的半导体光放大器(SOA)构成的马赫曾德尔干涉仪型异或门进行了比较,从器件结构上对两种异或门运算结果的差异给出了解释。结果表明,线性光放大器具有平坦的增益特性,对输入信号的扰动具有不敏感性,垂直光场缩短了载流子恢复时间;线性光放大器马赫曾德尔干涉仪结构可以实现异或运算;利用差分相位法可以解决载流子恢复时间对信号处理速度的限制,合理地选择延迟时间能获得较好的运算结果;输出信号具有眼图张开度大、消光比高、峰值啁啾小、对波长变化不敏感等优点。
信息光学 线性光放大器 马赫曾德尔干涉仪 全光逻辑异或门 差分相位法
