本文關鍵詞：基于QD-SOA-XPM的全光波長轉換器的研究

  更多相關文章： 量子點半導體光放大器 全光波長轉換 交叉相位調制 啁啾 Q因子

【摘要】：隨著全光網絡的逐步建立,利用量子點半導體光放大器(Quantum-dot semiconductor optical amplifier,QD-SOA)實現的波長轉換器以其具有較好的溫度不敏感性、較低的閾值電流以及較高的信號處理速度和量子效率等特點逐漸成為研究的熱點。本文根據QD-SOA的理論模型,建立了靜態(tài)和動態(tài)仿真模型,并通過牛頓迭代法和龍格-庫塔法來求解仿真模型。建立了基于QD-SOA的交叉相位調制(Cross-phase modulation,XPM)型的全光波長轉換(All-optical wavelength converter,AOWC)系統,詳細研究了輸入泵浦光功率(Pump power)、有源區(qū)長度、泵浦光脈沖寬度(Pulse width)和最大模式增益等參數對轉換后探測光的相位差、轉換信號的Q因子(Q factor)特性和啁啾(Chirp)特性的影響。1.研究了通過干涉儀兩臂的探測光相位差隨時間的變化規(guī)律。結果表明,輸入泵浦光脈沖寬度、最大模式增益、輸入泵浦光功率以及有源區(qū)長度均能改變探測光的相位差和轉換光功率的大小。其中增大最大模式增益、輸入泵浦光功率、脈沖寬度和有源區(qū)長度,均能夠增大轉換光功率。2.仔細分析了線寬增強因子、損耗系數、輸入泵浦光功率和脈沖寬度以及最大模式增益對轉換光啁啾的影響。研究表明,減小線寬增強因子、增大損耗系數、減小泵浦光功率和最大模式增益以及增大脈沖寬度,能夠減小轉換光的啁啾,從而提高轉換光的質量。取線寬增強因子為0.1、損耗系數為300m-1、泵浦光功率為-10dBm、最大模式增益為1000m-1、脈沖寬度為1.0ps,得到輸出轉換光的正啁啾和負啁啾的峰值分別為4.90MHz、4.40MHz,而相同條件下,交叉增益調制(Cross-gain modulation,XGM)型全光波長轉換器的轉換光正啁啾和負啁啾的峰值分別為0.70GHz、0.60GHz,這是XPM型波長轉換器的一個優(yōu)勢。3.以Q因子作為一個性能指標研究了全光波長轉換器的輸出信號質量,結果表明:對于輸入泵浦光功率,存在一個最大值(-12dBm)使得波長轉換器的Q因子最大達到8.82dB,而較小的泵浦光脈沖寬度和最大模式增益、較大的有源區(qū)長度都能夠得到高的Q值。在實現波長轉換的基礎上,優(yōu)化各參數數值,得到的Q因子達到16.68dB,輸出信號質量較好。但是輸入泵浦光功率、脈沖寬度和有源區(qū)長度的選取必須適當,因為同時獲得高的消光比(Extinction ratio,ER)和Q因子存在一定的矛盾,因此選取參數時要兼顧Q因子和消光比,以提高全光波長轉換器的轉換質量,減小誤碼率。4.對比了QD-SOA-XPM型波長轉換器和XGM型波長轉換器在相同條件下的Q因子特性。結果表明:最大模式增益、脈沖寬度、輸入泵浦光功率以及有源區(qū)長度均對兩種全光波長轉換器的Q因子產生影響,并且XPM型波長轉換器的Q因子特性優(yōu)于XGM型波長轉換器。在能夠保證輸出轉換光信號質量的條件下,基于XPM效應的全光波長轉換器對有源區(qū)長度和脈沖寬度的要求更低,泵浦光功率的可變化范圍更廣。
【關鍵詞】：量子點半導體光放大器 全光波長轉換 交叉相位調制 啁啾 Q因子
【學位授予單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN722;TN929.11
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 光纖通信9
• 1.2 全光網絡9-10
• 1.3 半導體光放大器10-11
• 1.4 基于XPM效應的全光波長轉換器11-14
• 1.5 論文安排14-16
• 第2章 基于量子點半導體光放大器的理論基礎16-24
• 2.1 速率方程16-17
• 2.2 靜態(tài)模型17-19
• 2.3 QD-SOA靜態(tài)模型的求解方法19-22
• 2.4 動態(tài)模型及求解方法22-23
• 2.5 本章小結23-24
• 第3章 XPM效應波長轉換器的相位特性24-34
• 3.1 基于XPM效應的全光波長轉換器24-25
• 3.2 探測光的相位差25-29
• 3.2.1 相位差與脈沖寬度的關系26-27
• 3.2.2 相位差與最大模式增益關系27
• 3.2.3 相位差與有源區(qū)長度的關系27-28
• 3.2.4 相位差與輸入泵浦光功率的關系28-29
• 3.3 啁啾29-33
• 3.3.1 啁啾與損耗系數的關系30
• 3.3.2 啁啾與線寬增強因子的關系30-31
• 3.3.3 啁啾與最大模式增益的關系31
• 3.3.4 啁啾與輸入泵浦光功率的關系31-32
• 3.3.5 啁啾與輸入脈沖寬度的關系32-33
• 3.4 小結33-34
• 第4章 XPM效應波長轉換器的Q因子特性34-44
• 4.1 XPM效應的波長轉換器的Q因子34-39
• 4.1.1 Q因子與泵浦光功率的關系34-36
• 4.1.2 Q因子與脈沖寬度的關系36-37
• 4.1.3 Q因子與最大模式增益的關系37-38
• 4.1.4 Q因子與有源區(qū)長度的關系38-39
• 4.2 XPM效應和XGM效應的Q因子特性的對比39-42
• 4.2.1 泵浦光功率40
• 4.2.2 最大模式增益40-41
• 4.2.3 脈沖寬度41-42
• 4.2.4 有源區(qū)長度42
• 4.3 總結42-44
• 第5章 總結與展望44-46
• 參考文獻46-51
• 在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果51-52
• 致謝52

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1 張進宏,吳重慶;全光波長轉換器的研究進展[J];通訊世界;2001年04期

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8 劉煥淋;張斌;;基于共享有限波長和參量波長轉換器的沖突解決方案[J];光電子.激光;2011年03期

9 任雪斌，，楊建良，劉雪峰，黃德修;波長轉換器的研究[J];半導體光電;1996年04期

10 張新亮,孫軍強,黃德修,易河清;交叉增益型全光波長轉換器性能的實驗研究[J];華中理工大學學報;1999年10期

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1 董建績;張新亮;黃德修;;基于單端耦合SOA的波長轉換器的理論分析[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學學會2004年學術大會論文集[C];2004年

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3 何春志;李興明;;WDM光網絡中一種有效利用波長轉換器的動態(tài)RWA算法[A];2008年中國西部青年通信學術會議論文集[C];2008年

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1 ;SCNB80×40GDWDM拓寬信息高速路[N];人民郵電;2006年

2 貝文;SAN:城域DWDM傳輸網新業(yè)務[N];通信產業(yè)報;2004年

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1 李培麗;基于SFRL的FWM型可調諧全光波長轉換器的研究[D];華中科技大學;2005年

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