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《北京化工大学》 2007年
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基于SOA非线性的全光逻辑门的理论与实验研究

王会军  
【摘要】: 全光信号处理技术成为开发高速光通信网络的关键技术,全光逻辑运算作为全光信号处理技术的重要组成部分,对未来的光分组交换、全光信号再生、全光波长变换、光计算等方面具有十分深远的影响。在实现全光逻辑运算的多种设计方案中,基于SOA的非线性特性的全光逻辑运算具有一定的优点,这是由于半导体光放大器(SOA:semiconductor optical amplifier)所具有的高非线性和可以高度集成等特点所决定的。SOA可产生多种非线性效应,如交叉增益调制(XGM)效应,交叉相位调制(XPM)效应和四波混频(FWM)等,可用来设计光子开关器件和实现光逻辑运算功能。 本文从分析SOA的理论模型入手,对SOA的各种非线性特性进行了理论分析和实验研究,并对SOA非线性在全光逻辑运算中的应用进行了理论和实验研究,取得一定的结果: (1)、在广泛查阅文献资料的基础上,对半导体光放大器的XGM(交叉增益调制)、XPM(交叉相位调制)、FWM(四波混频)及NPR(交叉偏振旋转)几种非线性效应及其应用进行了较为深入的研究。 (2)、提出了SOA的分段模型理论,并基于这一理论模型,从SOA的载流子速率方程和光波的传输方程出发,用数值方法模拟了SOA的非线性增益饱和特性,并对计算结果进行了分析比较,计算结果与实验相吻合。 (3)、在理论分析的基础上,当有单束连续光、单个脉冲光、脉冲序列以及两束信号光同时入射SOA时,对光与SOA的相互作用、SOA的非线性变化、光信号的输出结果进行了数值模拟和理论分析。 (4)、在理论分析的基础上,结合本课题组的实际情况,设计了基于SOA的交叉增益效应的全光逻辑运算方案,并进行了数值模拟和理论分析。 (5)、提出了基于一种结构实现逻辑非门、与门和或非门的研究方案并进行了数值模拟;该方案结构简单、容易实现、工作波长范围宽等优点。 (6)、搭建了实验光路,对SOA的增益特性、发光特性和XGM特性进行了实验研究,并对基于SOA-XGM效应的全光逻辑NOR门并进行了实验研究;设计了一种基于SOA-XPM的实验方案,本实验方案具有结构简单,易于集成,且不受SOA增益恢复时间的限制,可以提高运行速率等优点。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN25

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【引证文献】
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【参考文献】
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