【摘要】：隨著信息時(shí)代的發(fā)展,光通信技術(shù)需要滿足超高帶寬的要求,全光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。在全光網(wǎng)絡(luò)中,信號(hào)在源結(jié)點(diǎn)之間的傳輸都以光信號(hào)的形式進(jìn)行。原有的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有“電子瓶頸”,無法滿足現(xiàn)代數(shù)字通信所需要的高速操作速率,全光網(wǎng)絡(luò)克服了節(jié)點(diǎn)間光/電/光轉(zhuǎn)換的電子瓶頸,使得全光分組交換網(wǎng)絡(luò)更加靈活,具有系統(tǒng)可重組和網(wǎng)絡(luò)資源利用率高的特點(diǎn),逐漸成為未來通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。QD-SOA因?yàn)閾碛谐咚俚脑鲆婊謴?fù),低閾值電流,低溫度靈敏性,小啁啾和小線寬增強(qiáng)因子等優(yōu)異的非線性特征,對(duì)基于QD-SOA實(shí)現(xiàn)的全光器件的性能優(yōu)化有重要意義,因而受到了人們的廣泛關(guān)注。本文基于QD-SOA的交叉相位調(diào)制效應(yīng)和交叉增益調(diào)制效應(yīng),采用分段模型對(duì)QD-SOA的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行建模,采用四階龍格庫塔法格式和牛頓迭代法對(duì)光場傳輸方程和速率方程進(jìn)行求解,由此實(shí)現(xiàn)了基于QD-SOA的全光波長轉(zhuǎn)換功能和全光邏輯功能。全文內(nèi)容如下:1.在波長轉(zhuǎn)換方面,利用MZI結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了XPM效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換功能,在此基礎(chǔ)上,討論了一種獲得轉(zhuǎn)換光信號(hào)的較大消光比的方法,并由此確定了所涉及參數(shù)的最優(yōu)范圍;實(shí)現(xiàn)了XGM效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換功能,在此基礎(chǔ)上,研究了它的誤碼率特性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)此波長轉(zhuǎn)換器的輸出誤碼方面的優(yōu)化。結(jié)果表明:(1)在基于XPM效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換器中,干涉儀兩臂中的探測光所攜帶的相位差在滿足完全相長干涉或相消干涉的基礎(chǔ)上,使上下臂中的QD-SOA的輸出探測光功率保持大致相同,此時(shí)獲得的消光比達(dá)到最大。(2)在基于XGM效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換器中,對(duì)于輸入泵浦光功率,其數(shù)值在-20dBm至-10dBm范圍內(nèi)時(shí),波長轉(zhuǎn)換的誤碼率達(dá)到1410-量級(jí)。使最大模式增益增大、有源區(qū)長度增大都能夠得到較小量級(jí)的誤碼率。在實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換功能的基礎(chǔ)上,通過合理調(diào)整相關(guān)參數(shù)的數(shù)值,該波長轉(zhuǎn)換器的輸出碼型準(zhǔn)確率較高。2.實(shí)現(xiàn)了基于XPM效應(yīng)利用MZI結(jié)構(gòu)的全光邏輯與門的邏輯功能。將“功率對(duì)比度積”用作優(yōu)化邏輯與門性能的指標(biāo)。通過討論輸入光功率、MZI結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的時(shí)延等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)“功率對(duì)比度積”的影響,快速找到了輸入光功率和時(shí)延的較為合適的工作點(diǎn),即當(dāng)輸入功率為15dBm,時(shí)延為15 ps時(shí),全光邏輯與門的性能較好。3.實(shí)現(xiàn)了基于XPM效應(yīng)利用MZI結(jié)構(gòu)的全光邏輯異或門的邏輯功能。此結(jié)構(gòu)的異或門沒有連續(xù)光或時(shí)鐘脈沖的附加輸入,用兩束光信號(hào)的耦合光作為探測光,且探測光在輸入時(shí)允許有一定的延時(shí)。從QD-SOA的固有參數(shù)、輸入信號(hào)光的相關(guān)參數(shù)和探測光時(shí)延三個(gè)方面出發(fā),對(duì)邏輯門的Q因子特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明:增大輸入信號(hào)光功率的數(shù)值,Q因子呈“倒U型”曲線,在信號(hào)光功率為10dBm時(shí)Q因子達(dá)到極值;Q因子隨著最大模式增益、線寬增強(qiáng)因子、弛豫時(shí)間tW2和脈沖寬度的減小而不斷增大;增大注入電流,Q因子增大。另外,可以選擇信號(hào)光周期的一半作為探測光的時(shí)延,這時(shí)Q因子處于一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)。適當(dāng)選取各參數(shù)值,可以使Q因子達(dá)到最大值12.4175dB,邏輯門輸出性能得到優(yōu)化。4.實(shí)現(xiàn)了基于XGM效應(yīng)利用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的全光邏輯與門的邏輯功能。采用了單端QD-SOA作為級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的第一級(jí),改善了第一級(jí)的輸出特性,無需連接延時(shí)干涉儀,結(jié)構(gòu)更加簡單且實(shí)用性提高。為了改善其輸出信號(hào)的質(zhì)量,采用“碼型效應(yīng)”作為標(biāo)準(zhǔn),分析了相關(guān)參數(shù)對(duì)輸出信號(hào)碼型效應(yīng)的影響。結(jié)果表明:通過增大輸入信號(hào)光A和信號(hào)光B的功率差、增大有源區(qū)寬度、提高第一級(jí)輸出光功率放大倍數(shù)和第一級(jí)QD-SOA的注入電流,都可以使碼型效應(yīng)降低。通過對(duì)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整,得到最小碼型效應(yīng)0.0145dB,此時(shí)邏輯門的輸出碼型較好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2282676