進(jìn)入數(shù)字化信息時(shí)代以來(lái),模數(shù)轉(zhuǎn)換器已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個(gè)重要領(lǐng)域,并被視為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。與電子器件相比,光模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠克服其具有的不穩(wěn)定因素,目前已提出的大多數(shù)全光量化解決方案均利用km級(jí)的長(zhǎng)距離光纖中的非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)量化,然而長(zhǎng)距離光纖并不利于信號(hào)處理系統(tǒng)中器件的集成。因而本文主要討論了硅基波導(dǎo)在全光量化方案中的相關(guān)應(yīng)用。本文介紹了模數(shù)轉(zhuǎn)換器和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換的發(fā)展歷史以及實(shí)現(xiàn)方案,并重點(diǎn)介紹了基于孤子自頻移的量化方案以及基于此方案下量化比特的提高方法。從麥克斯韋方程組推導(dǎo)廣義非線性薛定諤方程,并闡述了求解該方程的兩種數(shù)值解法,即分步傅里葉法和龍格庫(kù)塔法。闡述了光波導(dǎo)的色散效應(yīng)和非線性效應(yīng)。從光子集成技術(shù)出發(fā),分析了硫族化物硅基波導(dǎo)相比傳統(tǒng)SOI在性能和制備上的優(yōu)勢(shì),詳細(xì)介紹了硅基波導(dǎo)的四種結(jié)構(gòu)。分別設(shè)計(jì)了用于實(shí)現(xiàn)孤子自頻移以及頻譜壓縮的普通槽型波導(dǎo)和錐形槽型波導(dǎo)。仿真分析了兩種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的色散和非線性參數(shù),驗(yàn)證了輸入脈沖參數(shù)對(duì)孤子自頻移過(guò)程和頻譜壓縮過(guò)程的影響。然后提出了一種基于硫族化物硅基波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)全光量化的級(jí)聯(lián)方案,基于孤子自頻移和色散遞增頻譜壓縮理論,仿真研... 

【文章來(lái)源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．１?（ａ）垂直槽型ＳＯＩ?（ｂ）水平槽型ＳＯＩ?（ｃ）垂直槽型ＳＯＩ，上包層為空氣（ｄ）水平槽型ＳＯＬ??上包層為空氣??

??波導(dǎo)寬度為２９５?ｎｍ。波導(dǎo)長(zhǎng)度為６?ｃｍ。圖３．２（ｂ）是利用Ｃｏｍｓｏｌ軟件仿真得到的??１５５０?ｎｍ波長(zhǎng)超短光脈沖ｑｕａｓｉ－ＴＭ模的模場(chǎng)分布，可以看出，大部分能量被限??制在夾層中。??＂＂■＇ｌｌ—＇ｎ＃媯媯牐В???????０?ｎＡｓ２Ｓ３??Ｃ??①??＞?３．０?＾?＾??２?、、、??ＣＤ?？?＇?？??ａ：??２．５?－??１．４?１．５?１．６?１．７?１．８?１．９?２．０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｕｍ）??（ａ）???１?６??＾?０－２４?－?；??°Ｅ?ｆ４??ｅ?０．２０?＼?ｚｅｒｏ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?，?－?２?—??〇?＼?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ?／?／?專??Ｓ?０．１２?－?飛，??ｕ］?＿?＿＿一－＾』?＇?－４??０．０８?１?１?１?１??？??１．４?１．６?１．８?２，０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｊａｍ）??（ｂ）??圖３．３?ＣＳＳＷｊ＾（ａ）有效折射率曲線（ｂ）群速度色散參量及有效模場(chǎng)面積曲線??根據(jù)基模的有效模折射率可計(jì)算出波導(dǎo)的非線性系數(shù)和色散系數(shù)。圖３．３（ａ）紅??線所示為有效折射率變化曲線，在１．４?ｐｍ到２．０?ｐｍ波長(zhǎng)范圍內(nèi)有效折??射率其值從３．０７２遞減到２．７０３。為了比較，圖中給出了材料Ａｓ２Ｓ３［２８＿２９］和硅［２９］??在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的折射率曲線，分別用黃線與藍(lán)線畫出。圖３．３（ｂ）是ＣＳＳＷｊｔ??色散和有效模場(chǎng)面積曲線。圖中存在兩個(gè)零色散點(diǎn)

當(dāng)輸入光脈沖峰值功率為４．２２?Ｗ，孤子階數(shù)約視為１．５階孤子，我們將此１．５??階孤子脈沖輸入到光纖中，并觀察其孤子自頻移的現(xiàn)象。時(shí)域圖、頻域圖以及頻??域熱度圖分別如圖３．５所示，其中藍(lán)色虛線表示輸入脈沖的頻域和時(shí)域譜，紅色??實(shí)線表示的是輸出脈沖的時(shí)域和頻域譜，從時(shí)域圖可以看出，輸入的光脈沖經(jīng)過(guò)??大概３．５?ｐｓ后傳輸?shù)剑?ｃｍ波導(dǎo)的另一端，從頻域圖可以看出脈沖頻譜發(fā)生紅移，??頻譜偏移量為８４．９５?ｎｍ，主脈沖的峰值功率降低，并且伴隨著旁瓣的產(chǎn)生，從理??論上分析，這是由于二階孤子在硅基波導(dǎo)中傳輸受到高階色散的作用從而發(fā)生了??孤子分裂現(xiàn)象。旁瓣孤子的產(chǎn)生會(huì)減小主峰孤子的功率。同樣孤子自頻移以及孤??子分裂現(xiàn)象同樣可以從熱度圖中看出。??２２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Six-bit all-optical quantization using photonic crystal fiber with soliton self-frequency shift and pre-chirp spectral compression techniques[J]. 康哲,苑金輝,李莎,解松霖,顏玢玢,桑新柱,余重秀.  Chinese Physics B. 2013(11)



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