基于QD-SOA-XPM的全光波長轉換器的研究.pdf

1、隨著全光網(wǎng)絡的逐步建立，利用量子點半導體光放大器(Quantum-dot semiconductor optical amplifier,QD-SOA)實現(xiàn)的波長轉換器以其具有較好的溫度不敏感性、較低的閾值電流以及較高的信號處理速度和量子效率等特點逐漸成為研究的熱點。
　　本文根據(jù)QD-SOA的理論模型，建立了靜態(tài)和動態(tài)仿真模型，并通過牛頓迭代法和龍格-庫塔法來求解仿真模型。建立了基于QD-SOA的交叉相位調(diào)制(Cross-pha

2、semodulation,XPM)型的全光波長轉換(All-optical wavelength converter,AOWC)系統(tǒng)，詳細研究了輸入泵浦光功率(Pump power)、有源區(qū)長度、泵浦光脈沖寬度(Pulse width)和最大模式增益等參數(shù)對轉換后探測光的相位差、轉換信號的Q因子(Q factor)特性和啁啾(Chirp)特性的影響。
　　1.研究了通過干涉儀兩臂的探測光相位差隨時間的變化規(guī)律。結果表明，輸入泵浦光

3、脈沖寬度、最大模式增益、輸入泵浦光功率以及有源區(qū)長度均能改變探測光的相位差和轉換光功率的大小。其中增大最大模式增益、輸入泵浦光功率、脈沖寬度和有源區(qū)長度，均能夠增大轉換光功率。
　　2.仔細分析了線寬增強因子、損耗系數(shù)、輸入泵浦光功率和脈沖寬度以及最大模式增益對轉換光啁啾的影響。研究表明，減小線寬增強因子、增大損耗系數(shù)、減小泵浦光功率和最大模式增益以及增大脈沖寬度，能夠減小轉換光的啁啾，從而提高轉換光的質量。取線寬增強因子為0.1

4、、損耗系數(shù)為300m-1、泵浦光功率為-10dBm、最大模式增益為1000m-1、脈沖寬度為1.0ps，得到輸出轉換光的正啁啾和負啁啾的峰值分別為4.90MHz、4.40MHz，而相同條件下，交叉增益調(diào)制(Cross-gain modulation,XGM)型全光波長轉換器的轉換光正啁啾和負啁啾的峰值分別為0.70GHz、0.60GHz，這是XPM型波長轉換器的一個優(yōu)勢。
　　3.以Q因子作為一個性能指標研究了全光波長轉換器的輸出

5、信號質量，結果表明：對于輸入泵浦光功率，存在一個最大值(-12dBm)使得波長轉換器的Q因子最大達到8.82dB，而較小的泵浦光脈沖寬度和最大模式增益、較大的有源區(qū)長度都能夠得到高的Q值。在實現(xiàn)波長轉換的基礎上，優(yōu)化各參數(shù)數(shù)值，得到的Q因子達到16.68dB，輸出信號質量較好。但是輸入泵浦光功率、脈沖寬度和有源區(qū)長度的選取必須適當，因為同時獲得高的消光比(Extinction ratio,ER)和Q因子存在一定的矛盾，因此選取參數(shù)時要兼

6、顧Q因子和消光比,以提高全光波長轉換器的轉換質量，減小誤碼率。
　　4.對比了QD-SOA-XPM型波長轉換器和XGM型波長轉換器在相同條件下的Q因子特性。結果表明：最大模式增益、脈沖寬度、輸入泵浦光功率以及有源區(qū)長度均對兩種全光波長轉換器的Q因子產(chǎn)生影響，并且XPM型波長轉換器的Q因子特性優(yōu)于XGM型波長轉換器。在能夠保證輸出轉換光信號質量的條件下，基于XPM效應的全光波長轉換器對有源區(qū)長度和脈沖寬度的要求更低，泵浦光功率的可變