【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng),當(dāng)前可用的帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶需求,所以必須提高通信速度以維持和擴(kuò)展互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。而現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)中,各個(gè)電子器件的響應(yīng)速度已經(jīng)接近了電子速率的極限,并且負(fù)責(zé)信息交換的各個(gè)節(jié)點(diǎn)存在不必要的光/電/光的轉(zhuǎn)換。雖然在過(guò)去的幾十年里,借助微電子學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展,電子器件和集成電路尚且可以滿足日益增長(zhǎng)的高速數(shù)據(jù)傳輸及處理的需求,但是在不久的將來(lái),傳統(tǒng)的電子設(shè)備將迎來(lái)限制其速度繼續(xù)提高的瓶頸。為了克服當(dāng)前通信系統(tǒng)所面臨的瓶頸,光信號(hào)處理技術(shù)不斷發(fā)展,該技術(shù)有望克服傳統(tǒng)電信號(hào)處理技術(shù)帶來(lái)的速度和復(fù)雜度的極限限制。而光邏輯門作為光信號(hào)處理技術(shù)的關(guān)鍵元件也得到了廣泛的研究。本文主要圍繞這一熱點(diǎn)問(wèn)題,對(duì)高速率,可重構(gòu)的全光邏輯門技術(shù)進(jìn)行深入的研究與分析。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究了兩個(gè)大類八種不同原理實(shí)現(xiàn)的全光邏輯門方案,并且對(duì)各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。在課題組前期研究基礎(chǔ)上,提出了一種基于偏振調(diào)制的全光邏輯門,該光邏輯門具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速率高以及可重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。(2)建立了基于偏振調(diào)制的光邏輯門的數(shù)學(xué)模型。一方面,從方位角坐標(biāo)系解釋了六種基本邏輯關(guān)系的實(shí)現(xiàn)原理,另一方面,定義了一種適用于該光邏輯門的特有的邦加球,并在該邦加球中更直觀地闡釋了基于偏振調(diào)制的光邏輯門的原理。(3)建立了光邏輯門的性能評(píng)價(jià)體系,分別從系統(tǒng)消光比以及Q因子兩個(gè)方面衡量光邏輯門系統(tǒng)的性能。理論分析了影響光邏輯門性能的因素,同時(shí)搭建仿真平臺(tái),仿真分析了馬赫增德爾調(diào)制器的消光比以及插入損耗,激光器輸出功率,偏振旋轉(zhuǎn)角度對(duì)系統(tǒng)性能的影響。最后搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了六種光邏輯操作的可行性。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP393.0
【圖文】：

爾干涉儀（ＭＺＩ）、Ｓａｇｎａｃ環(huán)境、超快非線性干涉儀（ＵＮＩ）等Ｗ１，這樣可以將逡逑相位調(diào)制信息轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度信息。逡逑圖２－４為一種基于ＳＯＡ和ＭＺＩ的異或門（ＸＯＲ）邋［８），該光邏輯門為對(duì)稱的逡逑ＭＺＩ結(jié)構(gòu)，兩個(gè)ＳＯＡ分別處于ＭＺＩ上下兩臂的對(duì)稱位置。信號(hào)光Ａ及信號(hào)光Ｂ逡逑１１逡逑

其中０）１１（邋０）｜２，邋０）１３代表產(chǎn)生的三路閑頻光的頻率，ｔｏＡ，邋０）Ｂ，叫則分別代表兩路逡逑信號(hào)光及泵浦光的頻率。根據(jù)ＦＷＭ的原理，閑頻光的相位能夠用信號(hào)光和泵浦逡逑光的相位表示如下：逡逑屮ＩＩ邋＝邋＜Ｐａ邋＋邋屮ｐ邋—屮ｂ邐（２－１１）逡逑屮邋１２邋＝屮Ａ邋＋邋屮Ｂ邋－屮Ｐ邐（２－１２）逡逑屮１３邋＝邋（Ｐｂ邋＋邋屮Ｐ邋一屮Ａ邐（２－１３）逡逑泵浦光由連續(xù)的激光器產(chǎn)生，因此其相位（ｐＰ看作一個(gè)常數(shù)，根據(jù)（２－１１）？逡逑（２－１３）可以得出三個(gè)閑頻光相鄰比特之間的相位差表達(dá)式為：逡逑Ａｃｐ＾邋＝邋Ａ＜ｐＡ邋—邋ＡｃｐＢ邐（２－１４）逡逑ＡｃｐＩ２邋＝邋Ａ（ｐＡ邋＋邋ＡｃｐＢ邐（２－１５）逡逑ＡｃｐＩ３邋＝邋ＡｃｐＢ邋—邋ＡｃｐＡ邐（２－１６）逡逑從以上三個(gè)式子可以得出，當(dāng)信號(hào)Ａ的相位差與信號(hào)Ｂ的相位差相同時(shí)，逡逑即為（０，０）或（７１，７Ｔ）時(shí)，三個(gè)閑頻光的相位差為０。當(dāng)信號(hào)Ａ與信號(hào)Ｂ中逡逑有且僅有一個(gè)為０，即為（０，邋ＴＴ）或（ＩＩ，邋０）時(shí)，三路閑頻光信號(hào)的相位差為ＴＴ，逡逑以上即實(shí)現(xiàn)了基于硅基波導(dǎo)的ＸＯＲ門。逡逑該光邏輯門的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖如２．１０所示。逡逑

邐叱邐（ｂ）邋ＷＰ邐ＷＳＦ逡逑圖２－１１邋ＰＰＬＮ光波導(dǎo)的和頻效應(yīng)原理［ｌ９ｉ逡逑圖２－１２為一種基于ＰＰＬＮ的ＳＦＧ效應(yīng)的全光邏輯ＮＯＴ門１｜９１，在ＰＰＬＮ的逡逑ＳＦＧ過(guò)程中，產(chǎn)生了新的和頻光，同時(shí)也消耗了抽運(yùn)光，當(dāng)有信號(hào)光時(shí)有消耗，逡逑沒(méi)有信號(hào)光時(shí)就沒(méi)有消耗，所以當(dāng)經(jīng)過(guò)ＳＦＧ過(guò)程gc運(yùn)光也將會(huì)帶有信號(hào)光的信逡逑息。當(dāng)信號(hào)光為ＮＲＺ碼時(shí)，如圖２－１２中所示，如果信號(hào)光為“１”碼，由于抽運(yùn)逡逑光受到參量衰減其輸出為“０”，反之，如果信兮光為“０”，則gc運(yùn)光輸出為“１”。逡逑可以看出，抽運(yùn)光攜帶了輸入光信號(hào)的反Ｍ信息，實(shí)現(xiàn)了全光ＮＯＴ門。逡逑（ｉ．邋ｖｊ＾ｔ0）ｓ邋Ｊ邋Ｌ—＾邋＾ＳＦＧ＾邋00１0逡逑“邋ｒ邐邐廣飛抽運(yùn)光％逡逑抽運(yùn)光％邐．邋ＰＰＬＮ邐參量袞減逡逑圖２－１２基于ＰＰＬＮ的ＳＦＧ效應(yīng)的全光邏輯ＮＯＴ門示意圖ｌ｜９ｌ逡逑該光邏輯門的優(yōu)點(diǎn)為噪聲低，通信波段透明，不足之處在于相位匹配的過(guò)程逡逑困難并且波導(dǎo)的制作較為復(fù)雜。逡逑２．３．４基于ＩＱ調(diào)制器的全光邏輯門逡逑１９逡逑

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6 朱平平;甘朝暉;蔣e

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