基于法布里—珀罗激光器的全光触发器研究

论文摘要

全光触发器是具有记忆功能的光逻辑器件,它们的组合可以实现时钟恢复、再生、帧头分离、帧头识别等高速全光信号处理的各种功能,在未来的全光交换网中起着重要的作用。目前,全光触发器的研制仍然处于起步阶段,许多技术被考虑用于全光触发功能的实现。本文提出了一种在法布里-珀罗激光器中基于注入锁定特性和光学双稳性的全光触发器实现方案,并进行了相应的实验研究。对注入锁定、自注入锁定、光学双稳性分别进行了实验研究。搭建的全光触发器系统,包含一个激光器和由两个布拉格光纤光栅和一个掺铒光纤放大器构造的外腔。系统基于光学双稳性的原理实现触发器输出状态的稳定,关键是布拉格光纤光栅对激光器的输出进行有选择的反馈后,通过掺铒光纤放大器的光强调整满足光学双稳性要求。全光触发器的“开-关”状态由注入的不同波长的触发光决定。实验表明,在1537nm的波长位置,实现了触发翻转功能,两个触发状态的消光比为15dB。该全光触发器的结构简洁,易于集成。这是首次通过搭建法布里-珀罗激光器外腔实现的全光触发器功能,提出的模型对于以后全光触发器的研究有重要的指导意义和参考价值。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题提出的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于垂直腔表面发射激光器的触发器方案
• 1.2.2 基于耦合激光器的方案
• 1.2.3 基于耦合偏振开关（PSW）的方案
• 1.2.4 基于马赫-曾德干涉仪的方案
• 1.2.5 基于双向耦合器双稳态激光器的方案
• 1.2.6 基于MMI-BLD的方案
• 1.2.7 基于耦合法布里-珀罗激光器的方案
• 1.3 本文的主要工作
• 2 法布里-珀罗半导体激光器
• 2.1 半导体激光器的基本原理
• 2.2 法布里-珀罗激光器的基本特性
• 2.2.1 法布里-珀罗激光器的阈值特性
• 2.2.2 法布里-珀罗激光器的光谱特性
• 2.2.3 法布里-珀罗激光器的温度特性
• 3 基于注入锁定FP-LD的全光触发器原理
• 3.1 注入锁定的基本原理
• 3.1.1 注入锁定的理论分析
• 3.1.2 注入锁定的实际意义
• 3.2 基于光纤光栅外腔的自注入锁定
• 3.2.1 光纤光栅
• 3.2.2 自注入锁定系统
• 3.3 光学双稳性
• 3.3.1 FP-LD中的光学双稳性原理
• 3.3.2 光学双稳态实验仿真
• 4 全光触发器实验
• 4.1 注入锁定实验
• 4.1.1 实验系统
• 4.1.2 实验改进
• 4.1.3 小结
• 4.2 光学双稳性实验
• 4.2.1 小结
• 4.3 全光触发器实验
• 4.3.1 系统搭建
• 4.3.2 实验改进
• 4.3.3 实验研究
• 4.3.4 实验结果
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历
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