学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于线性光放大器的波长转换和光逻辑异或门研究

作　者: 邹龙方
导　师: 潘炜
学　校: 西南交通大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 线性光放大器马赫-曾德尔干涉仪波长转换光逻辑异或门增益钳制差分相位法
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 129次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

线性光放大器(LOA)通过在有源区内引入垂直光场(VCL),对增益形成了钳制、减小了信道间的串扰。以其良好的线性增益特性不仅在波分复用(WDM)系统中得到广泛的应用,而且还可作为全光信号处理模块中的非线性器件,用于波长转换、光逻辑门、波长路由、高速光开关等领域,解决“电子瓶颈”的限制,实现大容量、高速率的信息处理。借鉴半导体光放大器(SOA)、垂直腔半导体光放大器(VCSOA)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)的一些理论和方法,基于LOA的速率方程,建立了分段模型。利用Simulink并行处理和模块化的优点,考虑了端面反射、放大的自发辐射噪声和VCL的增益钳制作用,首次开发出LOA的可视化动态仿真模型,模型能有效地仿真LOA基本动态和静态特性。利用该模型分析了LOA的增益钳制特性;将LOA模型扩充为马赫—曾德尔干涉仪(MZI)结构的全光波长转换和光逻辑异或门模型,研究了LOA的非线性应用。具体工作如下: (1).分析有源区内载流子和VCL光子密度的变化,揭示了增益钳制的物理机理。建立两个前向传输的信道,模拟增益饱和、串扰、弛豫振荡、交叉增益调制等动态特性。 (2).模拟了10Gb/s信号的波长转换。以分布式布拉格反射镜(DBR)反射率为参变量,分析了输出信号的消光比、啁啾、眼图等性能指标与信号光、探测光、电流等参数的关系。 (3).利用差分相位法克服了载流子恢复时间对信号处理速率的限制,实现了两路40Gb/s的异或运算。模拟了输入功率、系统参数等对输出脉冲波形、消光比、眼图等参数的影响。与SOA-MZI进行对比,分析了LOA用于异或门的优点。研究结果表明:LOA中的VCL具有增益钳制作用,对输入信号的扰动具有不敏感性,并且能缩短载流子恢复时间;在C频段,LOA具有平坦的增益频谱;作为放大器用于WDM时,能减小信道间的串扰;模拟结果很好地拟合已有的理论和实验结果,能解释LOA用作非线性器件时,表现出的与SOA的差异。与SOA-MZI相比,LOA-MZI用于波长转换时有较宽的输入功率范围;可以通过提高DBR反射率,增大VCL的强度,提高转换信号的性

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-13
  1．1 课题研究背景  9-10
  1．2 问题提出  10-11
  1．3 本文的工作  11-13
第2章线性光放大器数值模型  13-25
  2．1 引言  13-14
  2．2 理论模型  14-19
    2．2．1 纵向光场传输方程  14-17
    2．2．2 横向垂直光场方程  17
    2．2．3 载流子速率方程  17-18
    2．2．4 线性光放大器的增益  18-19
  2．3 线性光放大器时域模型  19-24
    2．3．1 线性光放大器分段模型  19-20
    2．3．2 放大的自发辐射  20
    2．3．3 基于Simulink的分段模型  20-24
  2．4 本章小节  24-25
第3章线性光放大器增益钳制特性  25-33
  3．1 引言  25-26
  3．2 增益钳制形成的物理机理  26-29
    3．2．1 垂直光场的建立  26-27
    3．2．2 增益饱和特性  27
    3．2．3 载流子和垂直光场光子纵向分布  27-28
    3．2．4 增益谱模拟  28-29
  3．3 信号间的串扰和交叉增益调制  29-31
    3．3．1 信号间串扰  29-30
    3．3．2 交叉增益调制  30-31
  3．4 本章小节  31-33
第4章全波长转换研究  33-43
  4．1 引言  33
  4．2 基于LOA-MZI波长转换工作原理  33-35
  4．3 基于LOA-MZI波长转换性能研究  35-42
    4．3．1 转换信号的消光比特性  36-39
    4．3．2 转换信号的惆啾特性  39-41
    4．3．3 转换信号的眼图  41-42
  4．4 本章小节  42-43
第5章全光逻辑异或门研究  43-55
  5．1 引言  43-44
  5．2 光逻辑异或门模型  44-47
    5．2．1 工作原理  44-45
    5．2．2 基于LOA-MZI异或门数值模拟  45-46
    5．2．3 基于LOA-MZI与SOA-MZI异或门比较  46-47
  5．3 差分相位法  47-53
    5．3．1 工作原理  48-49
    5．3．2 基于差分相位法的异或运算  49-52
    5．3．3 延迟时间和脉冲宽度差值引起的消光比退化  52-53
  5．4 本章小节  53-55
结论  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63

相似论文

WDM光网络的动态RWA算法研究,TN929.1
光纤光栅型光分插复用器研究,TN253
基于色散渐减光纤的光脉冲压缩技术研究,TN929.11
新型光子晶体光纤波长转换器研究,TN253
光子晶体光纤非线性光学特性的理论研究,O734.1
宽带准位相匹配全光波长转换器的研究和应用,TN252
基于SOA光纤激光器的全光触发器及缓存器,TN783
密集波分复用技术的应用研究,TN929.1
基于双臂共享结构的马赫-曾德尔干涉仪的滤波特性,O436.1
基于倏逝场的微纳光纤传感器的研究,TP212.14
基于FDL和TWC的新型缓冲结构,TN929.1
硅线波导和微环谐振腔中的四波混频效应及其波长转换研究,TN814
光网络路由选择及波长分配算法,TN929.11
基于硅基波导的全光波长转换研究,TN929.1
基于MZI光波导MOEMS压力传感器的设计及特性研究,TP212
全光开关在OTDM系统中的应用研究,TN929.11
基于铌酸锂的高效偏振无关性波长转换器研究,O436.3
马赫—曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中的应用,TH744.3
基于SOA非线性偏振旋转效应的研究,TN929.11
新型光分组缓存及其应用性能分析,TN929.1
基于微纳米硅基环形谐振器件的光信号处理研究,TN751.2