【摘要】：隨著科技和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種新型的通信業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，特別是全球互聯(lián)網(wǎng)快速的發(fā)展，造成通信容量的劇增。傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)中光-電-光轉(zhuǎn)換的電子瓶頸問(wèn)題使得通信網(wǎng)的容量受限，采用基于全光方式器件和信號(hào)處理的全光網(wǎng)絡(luò)因有望解決這個(gè)問(wèn)題，因而成為了光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)和未來(lái)的方向。全光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要全光通信器件的支持，例如光開關(guān)，邏輯門，全加半加全減半減器，色散補(bǔ)償，延時(shí)線等等。本文將針對(duì)以上幾種器件作出研究。主要內(nèi)容有： 首先對(duì)于微環(huán)諧振腔的理論做了詳細(xì)的介紹，介紹了微環(huán)諧振腔的分類與基本結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了微環(huán)中的光場(chǎng)傳輸方程以及相關(guān)的性能參數(shù)。同時(shí)，介紹了三階非線性Kerr效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，以及其對(duì)微環(huán)諧振腔內(nèi)相移改變計(jì)算方法。 然后從理論計(jì)算與FDTD仿真的兩個(gè)角度，對(duì)于有孔微環(huán)諧振腔光開關(guān)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從相移，功率，透射率以及對(duì)比度的角度對(duì)于器件作出分析，，得到了集成度高，開關(guān)能耗小，速度快的光開關(guān)器件。同時(shí)對(duì)于光開關(guān)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多功能全光邏輯門以及全加全減半加半減器件，并且進(jìn)行了仿真模擬計(jì)算。 設(shè)計(jì)分析了新型的基于微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的色散補(bǔ)償器件以及延時(shí)線器件，使用耦合模式理論對(duì)波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的器件的色散以及延時(shí)在一定范圍內(nèi)可調(diào)。無(wú)論是在帶寬，還是色散補(bǔ)償數(shù)值，延時(shí)數(shù)值，抖動(dòng)等方面，均可以滿足密集波分復(fù)用系統(tǒng)的要求，因而具有很好的應(yīng)用前景。 我們的研究為光開關(guān)、邏輯門、全加全減半加半減器、色散補(bǔ)償器以及延時(shí)線提供了解決方案，為非線性效應(yīng)在微環(huán)諧振腔中的研究提供了支持，也為實(shí)現(xiàn)全光通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)器件提供了參考。
[Abstract]:With the development of science, technology and economy, a variety of new communication services are emerging, especially the rapid development of the global Internet, resulting in a dramatic increase in communication capacity. The electronic bottleneck of optical-electric-optical conversion in traditional optical networks limits the capacity of communication networks, and the all-optical network based on all-optical devices and signal processing is expected to solve this problem. As a result, it has become the development trend and future direction of optical communication network. All optical networks require the support of all optical communication devices, such as optical switches, logic gates, full plus half demultiplexer, dispersion compensation, delay lines, and so on. In this paper, the above devices will be studied. The main contents are as follows: firstly, the theory of micro-ring resonator is introduced in detail, the classification and basic structure of micro-ring resonator are introduced, the optical field transmission equation and related performance parameters are derived. At the same time, the generation mechanism of the third order nonlinear Kerr effect and its calculation method for the phase shift change in the micro-ring resonator are introduced. Then, from the two angles of theoretical calculation and FDTD simulation, the optical switch with hole microring resonator is designed. The device is analyzed from the angles of phase shift, power, transmission and contrast. The results show that the integration is high and the switching energy consumption is low. A fast optical switch. At the same time, the optical switch is extended to realize the multifunction all-optical logic gate and the full half plus half subtraction device, and the simulation calculation is carried out. A novel dispersion compensation device and delay line device based on micro-ring resonator structure are designed and analyzed. The structure of waveguide is designed by coupling mode theory. The dispersion and delay of the device can be adjusted in a certain range. In terms of bandwidth, dispersion compensation, delay, jitter and so on, it can meet the requirements of dense wavelength division multiplexing (DWDM) system, so it has a good application prospect. Our research provides solutions for optical switches, logic gates, full half plus half demultiplexers, dispersion compensators and delay lines, and supports the study of nonlinear effects in microring resonators. It also provides a reference for the realization of node devices in all optical communication networks.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：2323114