【摘要】：隨著互聯網和多媒體技術的飛速發(fā)展,網絡數據流量呈現爆炸式的增長,當前可用的帶寬已經遠遠不能滿足用戶需求,所以必須提高通信速度以維持和擴展互聯網的應用。而現有的通信網絡中,各個電子器件的響應速度已經接近了電子速率的極限,并且負責信息交換的各個節(jié)點存在不必要的光/電/光的轉換。雖然在過去的幾十年里,借助微電子學的創(chuàng)新發(fā)展,電子器件和集成電路尚且可以滿足日益增長的高速數據傳輸及處理的需求,但是在不久的將來,傳統(tǒng)的電子設備將迎來限制其速度繼續(xù)提高的瓶頸。為了克服當前通信系統(tǒng)所面臨的瓶頸,光信號處理技術不斷發(fā)展,該技術有望克服傳統(tǒng)電信號處理技術帶來的速度和復雜度的極限限制。而光邏輯門作為光信號處理技術的關鍵元件也得到了廣泛的研究。本文主要圍繞這一熱點問題,對高速率,可重構的全光邏輯門技術進行深入的研究與分析。具體研究內容如下:(1)研究了兩個大類八種不同原理實現的全光邏輯門方案,并且對各個方案的優(yōu)缺點進行對比分析。在課題組前期研究基礎上,提出了一種基于偏振調制的全光邏輯門,該光邏輯門具有結構簡單、速率高以及可重構等優(yōu)點。(2)建立了基于偏振調制的光邏輯門的數學模型。一方面,從方位角坐標系解釋了六種基本邏輯關系的實現原理,另一方面,定義了一種適用于該光邏輯門的特有的邦加球,并在該邦加球中更直觀地闡釋了基于偏振調制的光邏輯門的原理。(3)建立了光邏輯門的性能評價體系,分別從系統(tǒng)消光比以及Q因子兩個方面衡量光邏輯門系統(tǒng)的性能。理論分析了影響光邏輯門性能的因素,同時搭建仿真平臺,仿真分析了馬赫增德爾調制器的消光比以及插入損耗,激光器輸出功率,偏振旋轉角度對系統(tǒng)性能的影響。最后搭建了實驗平臺,實驗驗證了六種光邏輯操作的可行性。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.0
【圖文】：

爾干涉儀（ＭＺＩ）、Ｓａｇｎａｃ環(huán)境、超快非線性干涉儀（ＵＮＩ）等Ｗ１，這樣可以將逡逑相位調制信息轉變?yōu)閺姸刃畔�。逡逑圖２－４為一種基于ＳＯＡ和ＭＺＩ的異或門（ＸＯＲ）邋［８），該光邏輯門為對稱的逡逑ＭＺＩ結構，兩個ＳＯＡ分別處于ＭＺＩ上下兩臂的對稱位置。信號光Ａ及信號光Ｂ逡逑１１逡逑

其中０）１１（邋０）｜２，邋０）１３代表產生的三路閑頻光的頻率，ｔｏＡ，邋０）Ｂ，叫則分別代表兩路逡逑信號光及泵浦光的頻率。根據ＦＷＭ的原理，閑頻光的相位能夠用信號光和泵浦逡逑光的相位表示如下：逡逑屮ＩＩ邋＝邋＜Ｐａ邋＋邋屮ｐ邋—屮ｂ邐（２－１１）逡逑屮邋１２邋＝屮Ａ邋＋邋屮Ｂ邋－屮Ｐ邐（２－１２）逡逑屮１３邋＝邋（Ｐｂ邋＋邋屮Ｐ邋一屮Ａ邐（２－１３）逡逑泵浦光由連續(xù)的激光器產生，因此其相位（ｐＰ看作一個常數，根據（２－１１）？逡逑（２－１３）可以得出三個閑頻光相鄰比特之間的相位差表達式為：逡逑Ａｃｐ＾邋＝邋Ａ＜ｐＡ邋—邋ＡｃｐＢ邐（２－１４）逡逑ＡｃｐＩ２邋＝邋Ａ（ｐＡ邋＋邋ＡｃｐＢ邐（２－１５）逡逑ＡｃｐＩ３邋＝邋ＡｃｐＢ邋—邋ＡｃｐＡ邐（２－１６）逡逑從以上三個式子可以得出，當信號Ａ的相位差與信號Ｂ的相位差相同時，逡逑即為（０，０）或（７１，７Ｔ）時，三個閑頻光的相位差為０。當信號Ａ與信號Ｂ中逡逑有且僅有一個為０，即為（０，邋ＴＴ）或（ＩＩ，邋０）時，三路閑頻光信號的相位差為ＴＴ，逡逑以上即實現了基于硅基波導的ＸＯＲ門。逡逑該光邏輯門的實驗系統(tǒng)框圖如２．１０所示。逡逑

邐叱邐（ｂ）邋ＷＰ邐ＷＳＦ逡逑圖２－１１邋ＰＰＬＮ光波導的和頻效應原理［ｌ９ｉ逡逑圖２－１２為一種基于ＰＰＬＮ的ＳＦＧ效應的全光邏輯ＮＯＴ門１｜９１，在ＰＰＬＮ的逡逑ＳＦＧ過程中，產生了新的和頻光，同時也消耗了抽運光，當有信號光時有消耗，逡逑沒有信號光時就沒有消耗，所以當經過ＳＦＧ過程gc運光也將會帶有信號光的信逡逑息。當信號光為ＮＲＺ碼時，如圖２－１２中所示，如果信號光為“１”碼，由于抽運逡逑光受到參量衰減其輸出為“０”，反之，如果信兮光為“０”，則gc運光輸出為“１”。逡逑可以看出，抽運光攜帶了輸入光信號的反Ｍ信息，實現了全光ＮＯＴ門。逡逑（ｉ．邋ｖｊ＾ｔ0）ｓ邋Ｊ邋Ｌ—＾邋＾ＳＦＧ＾邋00１0逡逑“邋ｒ邐邐廣飛抽運光％逡逑抽運光％邐．邋ＰＰＬＮ邐參量袞減逡逑圖２－１２基于ＰＰＬＮ的ＳＦＧ效應的全光邏輯ＮＯＴ門示意圖ｌ｜９ｌ逡逑該光邏輯門的優(yōu)點為噪聲低，通信波段透明，不足之處在于相位匹配的過程逡逑困難并且波導的制作較為復雜。逡逑２．３．４基于ＩＱ調制器的全光邏輯門逡逑１９逡逑

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本文編號：2797552