超快非线性干涉仪（UNI）的研究

论文摘要

全光网络的高速发展对信号的长距离传输提出了更高的要求,光信号在长距离传输过程中,各种不利因素会导致信号质量变差,从而限制了系统的传输速率和距离。全光3R（Re-amplifying,Re-shaping,Re-timing）再生技术是解决此问题的一种非常重要的全光处理技术。而光判决门即超快全光光开关是全光3R再生的核心部分。本论文主要围绕一种光开关技术——超快非线性干涉仪（UNI）展开以下几方面工作: 1.对超快非线性干涉仪（UNI）中的关键器件半导体光放大器（SOA）进行理论分析,讨论了光脉冲在SOA内传输的数学模型,用Optisystem2.2软件仿真SOA的动态增益响应特性。2.为研究SOA的交叉增益调制（XGM）和交叉相位调制（XPM）,在模拟仿真的基础上进行了基于SOA的XGM效应的40Gbps波长变换实验,分析了不同条件对波长变换输出的影响,为UNI中利用XPM实现光开关提供了理论和实验基础。3.对UNI的工作原理进行了描述,通过琼斯矩阵做了进一步的分析。在此基础上,介绍了UNI开关窗口的形成,并对UNI的传输函数进行了分析。运用软件Optisystem3.0对UNI开关窗口进行了模拟,并模拟分析了不同SOA偏置电流及内部参数,不同控制光功率以及连续光功率条件对UNI开关窗口的影响,为实现得到最佳的开关窗口提供了理论依据。4.进行了40Gbps的UNI全光开关的实验,与上一章的理论模拟相对照,通过改变SOA偏置电流、控制脉冲功率以及连续光功率观察UNI开关窗口的变化情况,讨论了得到上述结论的原因。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 全光3R 再生技术的研究意义
• 1.2.1 3R 再生技术的目的和意义
• 1.2.2 全光3R 技术
• 1.3 超快全光光开关的研究
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 半导体光放大器（SOA）的特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 SOA 的理论分析
• 2.2.1 SOA 的增益特性
• 2.2.2 SOA 内光脉冲的传输理论
• 2.2.3 SOA 中载流子寿命
• 2.2.4 SOA 的交叉增益调制（XGM）和交叉相位调制（XPM）
• 2.3 SOA 的特性模拟
• 2.3.1 SOA 中光脉冲传输仿真
• 2.3.2 基于 SOA 的 XGM 效应的全光波长变换的仿真
• 2.4 基于 SOA 的 XGM 效应的40Gbps 波长变换实验
• 2.4.1 不同的连续光的功率对波长变换的影响
• 2.4.2 不同的控制脉冲的功率对波长变换的影响
• 2.4.3 不同的 SOA 的注入电流对波长变换的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 超快非线性干涉仪（UNI）的理论分析
• 3.1 引言
• 3.2 UNI 的工作原理
• 3.2.1 基本工作原理
• 3.2.2 琼斯矩阵分析
• 3.3 UNI 窗口的形成
• 3.4 UNI 的传输函数分析
• 3.5 不同条件对 UNI 输出窗口影响的模拟及分析
• 3.5.1 延时τ 对 UNI 输出窗口的影响
• 3.5.2 SOA 偏置电流对 UNI 输出窗口的影响
• 3.5.3 控制脉冲功率对 UNI 输出窗口的影响
• 3.5.4 连续光功率对 UNI 输出窗口的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 超快非线性干涉仪（UNI）的实验及分析
• 4.1 UNI 实验系统
• 4.2 不同试验条件对 UNI 开关窗口的影响
• 4.2.1 改变 SOA 注入电流对输出的影响
• 4.2.2 改变连续光功率对输出的影响
• 4.2.3 改变控制光功率对输出的影响
• 4.3 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢