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《华中科技大学》 2014年
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微环谐振腔全光开关及相关器件研究

高磊  
【摘要】:随着科技和经济的不断发展,各种新型的通信业务不断涌现,特别是全球互联网快速的发展,造成通信容量的剧增。传统光网络中光-电-光转换的电子瓶颈问题使得通信网的容量受限,采用基于全光方式器件和信号处理的全光网络因有望解决这个问题,因而成为了光通信网络发展的趋势和未来的方向。全光网络的构建需要全光通信器件的支持,例如光开关,逻辑门,全加半加全减半减器,色散补偿,延时线等等。本文将针对以上几种器件作出研究。主要内容有: 首先对于微环谐振腔的理论做了详细的介绍,介绍了微环谐振腔的分类与基本结构,推导了微环中的光场传输方程以及相关的性能参数。同时,介绍了三阶非线性Kerr效应的产生机理,以及其对微环谐振腔内相移改变计算方法。 然后从理论计算与FDTD仿真的两个角度,对于有孔微环谐振腔光开关进行了设计,从相移,功率,透射率以及对比度的角度对于器件作出分析,得到了集成度高,开关能耗小,速度快的光开关器件。同时对于光开关进行扩展,实现多功能全光逻辑门以及全加全减半加半减器件,并且进行了仿真模拟计算。 设计分析了新型的基于微环谐振腔结构的色散补偿器件以及延时线器件,使用耦合模式理论对波导的结构进行设计,所设计的器件的色散以及延时在一定范围内可调。无论是在带宽,还是色散补偿数值,延时数值,抖动等方面,均可以满足密集波分复用系统的要求,因而具有很好的应用前景。 我们的研究为光开关、逻辑门、全加全减半加半减器、色散补偿器以及延时线提供了解决方案,为非线性效应在微环谐振腔中的研究提供了支持,也为实现全光通信网络中的节点器件提供了参考。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.1

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