QD-SOA波長轉換及邏輯運算特性的研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)和通信技術的進步，通信網(wǎng)絡逐漸向高效、快速、低成本、大容量發(fā)展。全光網(wǎng)絡可以克服節(jié)點間光/電/光的電子轉換瓶頸，提高光纖寬帶利用率且通信成本低，信息容量大，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。量子點半導體光放大器(quantum-dotsemiconductor optical amplifier,QD-SOA)作為全光網(wǎng)絡重要器件具有增益大、線寬增強因子低及門限電流小等優(yōu)點，被廣泛應用在波長轉換器、邏輯運算器中。全光波長轉化器和全光邏輯器件

2、已成為全光網(wǎng)絡中不可或缺的重要組成部分。消光比(extinction,ER)和Q因子可以很好的反映輸出波形的質量，因此可以作為衡量波長轉換器、半減器、半加器性能的指標。本文主要內容有以下幾點：
　　1.介紹了全光網(wǎng)絡和全光網(wǎng)絡技術，討論了量子點的概念和QD-SOA的工作原理。引入了基于QD-SOA的波長轉換器和邏輯運算器。
　　2.簡單介紹了求解速率方程的牛頓法和四階龍格庫塔法。借助QD-SOA的靜態(tài)模型和動態(tài)模型，分析了不

3、同的注入電流、有源區(qū)長度下QD-SOA的靜態(tài)增益隨注入光功率的變化，并且研究了載流子在有源區(qū)內的分布情況。仿真結果表明適當增加注入電流、有源區(qū)長度可以獲得較大的增益，載流子濃度在有源區(qū)內的分布是逐段減少的，輸出光功率是逐段增加的。
　　3.基于QD-SOA-XGM實現(xiàn)了波長轉換的功能,通過改變注入電流、泵浦光功率(pump power)、探測光功率(probe power)、線寬增強因子和泵浦光脈沖寬度來研究波長轉換器的轉換光消光

4、比ER和啁啾的變化趨勢。仿真結果表明，選擇適當大小的泵浦光功率、探測光功率、注入電流、線寬增強因子、泵浦光脈沖寬度可以獲得較大的消光比 ER和較小的啁啾，即得到較好的輸出波形。
　　4.基于QD-SOA-XGM實現(xiàn)了半減器邏輯運算功能。輸出光的Q因子和消光比ER能很好的反映輸出光中邏輯“1”和邏輯“0”之間的差值，差值越大波形越好，邏輯“1”之間差值越小，波形越完善，所以可以把輸出光的Q因子和消光比ER作為衡量半減器性能的指標。通

5、過改變輸入的泵浦光功率、探測光功率、注入電流密度和脈沖寬度找到能取得較高Q因子和消光比ER的輸入?yún)?shù)，仿真結果表明在泵浦光為14dBm，探測光為-9dBm，注入電流密度為22KA/cm，脈沖寬度為2ps條件下，半減器性能較好。
　　5.基于QD-SOA-XGM實現(xiàn)了半加器邏輯運算功能。輸出光Q因子和消光比ER可以很好的反映輸出波形的邏輯“1”和邏輯“0”的差異，所以可以用Q因子和消光比ER作為衡量半加器性能的指標。根據(jù)半加器的結構