基于半導(dǎo)體光放大器的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)研究.pdf

1、通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，光纖中總的傳輸速率已可達(dá)到69.1Tbit/s，但相比于高速的光傳輸，網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)仍然使用光-電-光的轉(zhuǎn)換過程在電域進(jìn)行信號(hào)處理，由于受到電子速率瓶頸(40Gbit/s)的限制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)吞吐量與光纖的高帶寬之間嚴(yán)重不匹配。這就促使未來光網(wǎng)絡(luò)用光節(jié)點(diǎn)取代電節(jié)點(diǎn)，提高信息處理速度。全光波長(zhǎng)變換是解決波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)重新利用和無阻塞波長(zhǎng)路由的關(guān)鍵技術(shù)。由于半導(dǎo)體光放大器(SOA)具有非線性系數(shù)大、體積小、易集成等優(yōu)點(diǎn)

2、，基于SOA的全光波長(zhǎng)變換相比于其它方法有著巨大的優(yōu)勢(shì)和光明的發(fā)展前景，已經(jīng)成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。
　　本文基于半導(dǎo)體光放大器中的基本傳輸方程和載流子速率方程，對(duì)基于交叉增益調(diào)制效應(yīng)的全光波長(zhǎng)變換進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)現(xiàn)了40Gbit/s的RZ信號(hào)的波長(zhǎng)變換；搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了12.5Gbit/s的NRZ信號(hào)的波長(zhǎng)變換，誤碼率測(cè)試中，BER為10-9時(shí)的功率懲罰為3.67dB。重點(diǎn)分析了半導(dǎo)體光放大器緩慢的增益恢復(fù)

3、時(shí)間對(duì)波長(zhǎng)變換速度的限制，并對(duì)影響波長(zhǎng)變換結(jié)果的因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。此外，對(duì)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的非常規(guī)現(xiàn)象進(jìn)行了探索分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并給出了可能的解釋以及潛在的應(yīng)用。為了提高波長(zhǎng)變換的速度，本文提出了基于級(jí)聯(lián)SOA結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)變換優(yōu)化方案，利用第二個(gè)SOA自身的增益動(dòng)態(tài)特性來彌補(bǔ)第一個(gè) SOA較慢的增益恢復(fù)特性，可以大大縮短波長(zhǎng)變換輸出的探測(cè)光信號(hào)上升沿的恢復(fù)時(shí)間，提高波長(zhǎng)變換速度。最后，在仿真和實(shí)驗(yàn)中對(duì)方案的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果顯示，該方案