基于高非線性器件的全光邏輯信號處理的研究.pdf

1、密集波分復(fù)用、光時分復(fù)用技術(shù)與高級調(diào)制格式相結(jié)合，使得光通信系統(tǒng)的容量一再提升。與此相對應(yīng)，現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)的交換能力與傳輸能力嚴(yán)重失衡。全光分組交換網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)是解決上述問題的一個有效方案，然而由于全光緩存和全光邏輯等信號處理器件的不成熟，全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還未能達(dá)到實(shí)用的階段。為了實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)，迫切需要發(fā)展全光信號處理技術(shù)，設(shè)計(jì)和制作低功耗，高速率的全光信號處理器件，解決數(shù)據(jù)交換過程中的信號處理問題。
　　全光邏輯門是全光信號處理中的關(guān)鍵

2、部件之一，在很多具有交換功能的單元中都起著至關(guān)重要的作用。本論文基于高非線性光纖、半導(dǎo)體光放大器等高非線性器件，研究了數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器等全光組合邏輯器件的實(shí)現(xiàn)以及基于相位編碼數(shù)據(jù)的邏輯信號處理技術(shù)。主要內(nèi)容和成果包括:
　　1.研究分析了高非線性光纖中交叉相位調(diào)制對輸入信號時域和頻譜的影響，在此基礎(chǔ)上提出了基于高非線性光纖中交叉相位調(diào)制的數(shù)據(jù)選擇器方案。利用雙向光纖非線性脈沖傳輸模型對40Gbit/s數(shù)據(jù)速率的RZ-OOK格

3、式信號進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了2選1數(shù)據(jù)選擇器的功能。為提高所提出方案輸出信號的傳輸性能和級聯(lián)能力，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)。通過合理的選擇輸入信號的波長和功率，提出并論證了單波長輸出的雙向光纖傳輸和單向傳輸配置方案。分析了輸入信號波長、功率、濾波器中心波長以及輸入信號信噪比和啁啾等參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，給出了方案設(shè)計(jì)時參數(shù)的選擇原則。
　　2.基于光纖克爾效應(yīng)的高速響應(yīng)，提出了基于高非線性光纖交叉相位調(diào)制的1路-2路160Gbit/s數(shù)據(jù)分

4、配器方案。通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了所提出方案的可行性，仿真結(jié)果表明在合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)的情況下，可以獲得滿足無誤碼率操作要求的輸出信號。輸入信號波長、峰值功率、光纖長度等參數(shù)與輸出性能的相關(guān)性被分析。分析表明，為獲得優(yōu)化性能，系統(tǒng)中光纖長度，濾波器中心波長和輸入信號功率等參數(shù)需要協(xié)同考慮。討論了40Gbit/s、80Gbit/s處理速率下系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并與160Gbit/s時的性能和參數(shù)的選擇進(jìn)行了對比分析。
　　3.研究了基于載流子速率方

5、程的半導(dǎo)體光放大器分段數(shù)值模型和SOA的非簡并四波混頻效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上提出了三輸入的RZ/NZR-DPSK格式數(shù)據(jù)邏輯異或門和RZ-OOK格式邏輯與門方案。數(shù)值分析了所提出系統(tǒng)的性能與輸入信號參數(shù)的相關(guān)性。該方案無需重新配置系統(tǒng)的參數(shù)，僅改變輸入信號即可實(shí)現(xiàn)兩輸入或三輸入的RZ/NRZ-DPSK格式邏輯異或門和RZ-OOK格式邏輯與門。
　　4.基于SOA-MZI波長轉(zhuǎn)換器，研究了OOK-DPSK格式變換方案和OOK數(shù)據(jù)中“0”和