本文關(guān)鍵詞：基于四波混頻效應(yīng)的全光波長(zhǎng)變換研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全光波長(zhǎng)變換技術(shù)(AOWC:All-Optical Wavelength Converter)是波分復(fù)用(WDM:Wavelength Division Multiplexing)光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)波長(zhǎng)變換,可以將信號(hào)從一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)波長(zhǎng)上,因而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)分配、異種網(wǎng)絡(luò)的互連、有效地解決網(wǎng)絡(luò)中波長(zhǎng)信道的堵塞問(wèn)題、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。四波混頻(FWM:Four-Wave Mixing)效應(yīng)是當(dāng)前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格比特率和調(diào)制格式透明的調(diào)制方式,并能對(duì)一組波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并且可以實(shí)現(xiàn)高比特率的傳輸。因此,對(duì)它的研究和應(yīng)用,引起了人們的廣泛關(guān)注,基于半導(dǎo)體光放大器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)的波長(zhǎng)變換技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)�，F(xiàn)主要用仿真和模擬的方法研究基于SOA-FWM的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù),具體工作如下:首先,對(duì)AOWC技術(shù)的重要性和研究目的進(jìn)行了詳細(xì)討論,闡述了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及綜合的分析了AOWC技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行了分類,根據(jù)不同波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理并分析其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),重點(diǎn)分析了SOA-FWM全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。其次,重點(diǎn)介紹了SOA動(dòng)態(tài)特性,并通過(guò)推導(dǎo)傳輸方程和載流子速率方程來(lái)研究它的非線性效應(yīng)。在反向傳輸模式下,根據(jù)SOA的超快非線性效應(yīng)分別對(duì)它的增益、相位及啁啾的超快動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析。分別討論了SOA中帶內(nèi)效應(yīng)載流子加熱(CH:Carrier Heating)和光譜燒孔(SHB:Spectral Hole Burning)及帶間效應(yīng)載流子消耗(CD:Carrier Depletion)對(duì)SOA輸出增益、相位和啁啾的影響。并同時(shí)分析了SOA有源區(qū)長(zhǎng)度對(duì)增益動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果表明:在SOA動(dòng)態(tài)特性超快恢復(fù)過(guò)程中,CH對(duì)增益飽和的貢獻(xiàn)較大,SHB對(duì)其貢獻(xiàn)較小,CH效應(yīng)可以產(chǎn)生約0.85rad的相移,而SHB效應(yīng)對(duì)探測(cè)光相移的貢獻(xiàn)很小,可以忽略不計(jì)。此外,利用有源區(qū)長(zhǎng)度短的SOA更有利于實(shí)現(xiàn)高速全光波長(zhǎng)變換。理論分析結(jié)果可以為基于SOA的超快全光信號(hào)處理提供理論指導(dǎo)。接著,在比特率為40Gbit/s時(shí),對(duì)基于SOA四波混頻效應(yīng)全光波長(zhǎng)變換的性能進(jìn)行研究。用連續(xù)波光源注入到SOA中用于四波混頻效應(yīng)波長(zhǎng)變換。著重對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率、消光比、Q因子、信噪比、誤碼率和轉(zhuǎn)換后的信號(hào)功率等方面進(jìn)行分析。研究了波長(zhǎng)下行變換和波長(zhǎng)上行變換,當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換間隔超過(guò)6nm的時(shí)候,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率和轉(zhuǎn)換后的信號(hào)功率急劇下降,但波長(zhǎng)下行變換要比波長(zhǎng)上行變換效果要好,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換間隔超過(guò)25nm。仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)四波混頻波長(zhǎng)變換器的轉(zhuǎn)換效率較低,為-0.7d B,消光比為10.2d B,Q值為10.5577,信噪比為28.8d B,最小誤碼率為1.68794×10-26。最后,本文基于SOA中FWM效應(yīng)的功率與偏振相關(guān)特性,提出了一種新的全光波長(zhǎng)變換方案,就是利用一個(gè)SOA實(shí)現(xiàn)兩束信號(hào)光輸入,兩束變換光輸出的全光波長(zhǎng)變換方案。該方案主要是使用兩束消光比(ER:Extinction Ratio)惡化的歸零碼(RZ:Return-Zero)作為輸入信號(hào)光,利用SOA中的四波混頻(FWM)效應(yīng),通過(guò)將兩束獨(dú)立的輸入信號(hào)光,使其攜帶的傳輸信息分別復(fù)制到波長(zhǎng)變換之后產(chǎn)生的不同頻率的閑頻光波上,這樣新產(chǎn)生的閑頻光波上就攜帶了原始信號(hào)光上的信息,從而達(dá)到了使用一個(gè)SOA實(shí)現(xiàn)兩束信號(hào)光輸入兩束變換光輸出的全光波長(zhǎng)變換技術(shù)。初始輸入的信號(hào)光消光比為4.8d B,波長(zhǎng)變換之后的變換光消光比為10d B以上,在這個(gè)過(guò)程中,消光比得到了明顯的提高,并且以比特率為10Gbit/s的歸零碼信號(hào)仿真驗(yàn)證了該方案的可行性。根據(jù)SOA-FWM效應(yīng)的特性可知,由于FWM效應(yīng)具有高比特速率傳輸?shù)臐摿?因此該案能夠在40Gbit/s的速率下進(jìn)行,這也是我們后續(xù)的一個(gè)主要研究工作。
【關(guān)鍵詞】：全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 四波混頻 半導(dǎo)體光放大器 轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.1;TN911.7;TN722
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的研究目的和意義9-10
• 1.3 全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的分類和研究進(jìn)展10-14
• 1.3.1 光-電-光型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)10-11
• 1.3.2 基于SOA的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)11-13
• 1.3.3 基于激光器的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)13-14
• 1.3.4 基于光纖的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)14
• 1.3.5 其他類型的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)14
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 半導(dǎo)體光放大器中非線性效應(yīng)及理論分析模型16-29
• 2.1 SOA中的基本方程16-22
• 2.1.1 基本傳輸方程16-19
• 2.1.2 載流子速率方程19
• 2.1.3 非線性極化過(guò)程理論描述19-22
• 2.2 SOA中的非線性效應(yīng)22-25
• 2.2.1 常用三種非線性效應(yīng)過(guò)程22-23
• 2.2.2 超快非線性效應(yīng)過(guò)程23-25
• 2.3 在SOA反向傳輸方案下的動(dòng)態(tài)特性分析25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 四波混頻效應(yīng)的基本理論29-38
• 3.1 四波混頻的起源29-30
• 3.2 四波混頻理論30-34
• 3.2.1 耦合振幅方程30-31
• 3.2.2 耦合振幅方程的近似解31-33
• 3.2.3 超快四波混頻過(guò)程33-34
• 3.3 FWM的矢量理論34
• 3.4 基于四波混頻效應(yīng)的仿真研究34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 基于 40Gbit/s四波混頻效應(yīng)全光波長(zhǎng)變換的性能研究38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 基于SOA-FWM的全光波長(zhǎng)變換原理38-39
• 4.3 基于SOA-FWM的全光波長(zhǎng)變換仿真39-40
• 4.4 基于SOA-FWM的全光波長(zhǎng)變換結(jié)果分析40-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 基于單個(gè)SOA-FWM同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立信號(hào)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換45-52
• 5.1 引言45
• 5.2 基本原理45-49
• 5.3 仿真模擬與結(jié)果分析49-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 主要結(jié)論與展望52-54
• 主要結(jié)論52-53
• 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文59

  本文關(guān)鍵詞：基于四波混頻效應(yīng)的全光波長(zhǎng)變換研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：441881