【摘要】：近年來,隨著通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,人們逐漸發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)的交換能力與傳輸能力并不匹配,而建立全光網(wǎng)是解決該問題的一種有效途徑。全光網(wǎng)具有傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)不可比擬的優(yōu)點,它能夠?qū)崿F(xiàn)信息的全光交換與傳輸,這無疑需要依靠全光邏輯器件的突破。PPLN波導(dǎo)是一種響應(yīng)快、噪聲低、體積小的非線性光學(xué)材料。基于準相位匹配技術(shù)和二階非線性效應(yīng)的PPLN波導(dǎo)非常適用于全光邏輯信號處理技術(shù)。在準相位匹配條件下,本文首先對PPLN波導(dǎo)的二階非線性特性進行了研究,包括倍頻效應(yīng)、和頻效應(yīng)、差頻效應(yīng),以及它們之間的級聯(lián);其次將Maxwell波動方程進行振幅慢變近似處理,并忽略波導(dǎo)內(nèi)的光波傳輸損耗,推導(dǎo)出PPLN波導(dǎo)內(nèi)的耦合波方程組,給出相應(yīng)的求解方法;然后分析了基于PPLN波導(dǎo)的光與門、或門、異或門以及全光半加器、全光半減器的基本原理;最終本文取得的研究成果如下:(1)基于單個PPLN波導(dǎo)的全光邏輯信號處理理論,在準相位匹配條件下,采用波導(dǎo)級聯(lián)的方式設(shè)計并實現(xiàn)了全光數(shù)值比較器,并對PPLN波導(dǎo)級聯(lián)的基本原理以及應(yīng)用條件進行了詳細說明。結(jié)果表明,采用波導(dǎo)級聯(lián)的方法對光信號進行處理,不僅可以完成數(shù)值比較器的邏輯功能,而且可以保證輸出信號光的質(zhì)量,拓展了PPLN波導(dǎo)在全光邏輯信號處理方面的能力。(2)基于PPLN波導(dǎo)的和頻+差頻效應(yīng),分別設(shè)計并實現(xiàn)了基于差頻光波與和頻剩余光波的全光2選1數(shù)據(jù)選擇器。通過數(shù)值計算和仿真得到了全光數(shù)據(jù)選擇器的波形圖和眼圖,并對其性能進行分析。采用理論分析與數(shù)值仿真相結(jié)合的方式,對這兩種方案進行了對比分析。(3)通過對數(shù)字電路中優(yōu)先編碼器的分析,本文提出了準相位匹配條件下基于PPLN波導(dǎo)的全光4線-2線優(yōu)先編碼器的設(shè)計方案,數(shù)值仿真結(jié)果與理論推導(dǎo)相吻合。通過消光比、脈沖寬度以及峰值功率延遲時間等參數(shù)分析了優(yōu)先編碼器的性能。結(jié)果表明,該方案在實現(xiàn)優(yōu)先編碼器邏輯功能的同時,能夠保證信號光的編碼質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN791
【圖文】：

OA: Semiconductor Optical Amplifier）、周期性極化鈮酸鋰波導(dǎo)[16lly Poled Lithium Niobate）、法布里-珀羅激光二極管（FPLD: Fabry-電吸收調(diào)制器（EAM: Electro-Absorption Modulator）等。下面主要OA 和 PPLN 波導(dǎo)的非線性效應(yīng)實現(xiàn)的全光邏輯器件，并對它們的特于 HNLF 的全光邏輯器件LF 具有較高的非線性系數(shù)，且其群速度色散非常小，因此基于 HN光邏輯器件具有效率高、損耗小、所需輸入功率低、響應(yīng)速度快等領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景。3 年，Du Y 等人設(shè)計并實現(xiàn)了基于 HNLF 的交叉相位調(diào)制（XPM: Con）效應(yīng)的全光二選一數(shù)據(jù)選擇器[18]，原理如圖 1.1 所示。當(dāng)控制光輸出信號光 A 的邏輯序列；當(dāng)控制光信號 S=1 時，選擇輸出信號光此輸出光的邏輯表達式為 SA SB。

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文SOA1 為例，兩路信號光 A、B 接入光耦合器后直接傳輸?shù)?SOA為λA、λB，其中功率較低的 A 為探測光，功率較高的 B 為泵浦果探測光 A 和泵浦光 B 均為邏輯 1，那么功率高的 B 會獲得 S子，此時 A 則被飽和吸收，在輸出端經(jīng)帶通濾波器（中心波長為邏輯 0。只有在 A 為邏輯 1 且 B 為邏輯 0 的時隙中，A 才會邏輯 1。因此在 SOA1 的輸出端獲取的波長為λA的光波為 A B。，波長為λB。然后將 A B和 AB 耦合到一起，便可以得到 A B SOA2 中信號光 A、B 通過 FWM 效應(yīng)可以產(chǎn)生波長為FWMAλ 2λ時隙中，只有當(dāng) A、B 均有光功率存在時，F(xiàn)WM 現(xiàn)象才會發(fā)生M的輸出光在數(shù)字邏輯的角度可以認為是 AB。

號的光與門[25][26]，以及 40Gbit/s 的 CSRZ-DPSK 脈沖信號的光異或門[23 所示。在 PPLN 波導(dǎo)中，通過信號光 A、B 發(fā)生的 SFG 過程，產(chǎn)生波光，與此同時和頻光與泵浦光（Pump）發(fā)生 DFG 過程，生成波長為λ。只有在信號光 A、B 均為邏輯 1 的時隙中，波導(dǎo)中的 SFG+DFG 過程才和頻光與差頻光才會有光功率產(chǎn)生，所以波長為λSF和λC的光波在數(shù)字邏了信號光 A、B 的邏輯與。除此之外，在輸出端經(jīng)帶通濾波器作用可得B 的和頻剩余光波。當(dāng) SFG+DFG 過程發(fā)生時，兩路信號光的功率被消光功率可以忽略，即邏輯 0；當(dāng) SFG+DFG 過程沒有發(fā)生時，兩路信號光消耗，在波導(dǎo)的輸出端它們的剩余光波的邏輯不會發(fā)生改變。因此，在度，信號光 A、B 的剩余光波分別為 A B、 AB 。在圖 1.3 中，VOA 為可用于調(diào)節(jié)兩路光波功率的均衡；TDL（Tunable Delay Line） 為可調(diào)諧光整兩路信號光的同步；TF（Tunable Filter）為可調(diào)諧濾光器，用于隔離

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曹穎超;王根義;;編碼器設(shè)計與應(yīng)用的優(yōu)化[J];電子設(shè)計工程;2014年22期

2 劉濤;崔潔;張珂;盧春林;朱凱;;階梯分段準相位匹配結(jié)構(gòu)的平坦寬帶波長轉(zhuǎn)換[J];光子學(xué)報;2014年10期

3 唐喻斌;陳玉萍;蔣m銜

本文編號：2765786