本文關(guān)鍵詞：基于Sagnac干涉儀的光邏輯門(mén)研究

  更多相關(guān)文章： 光纖耦合器 Sagnac干涉儀 克爾效應(yīng) 電光效應(yīng) 摻鉺光纖放大器

【摘要】：隨著密集波分復(fù)用技術(shù)的不斷發(fā)展,光纖傳輸系統(tǒng)的容量迅速增長(zhǎng),電子交換系統(tǒng)的壓力越來(lái)越大,促使人們開(kāi)始對(duì)光交換系統(tǒng)進(jìn)行研究,以真正實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)。全光邏輯器作為實(shí)現(xiàn)全光交換和全光計(jì)算的重要元件引起人們的廣泛關(guān)注,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了大量可行的實(shí)施方案,然而現(xiàn)今的光邏輯器件尚不具備復(fù)雜的處理能力且價(jià)格昂貴,各項(xiàng)參數(shù)還不達(dá)標(biāo),要想完全取代電控邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)商用化仍需大量的努力。因此,論文也對(duì)其進(jìn)行了研究,本文主要利用電光效應(yīng)和克爾效應(yīng),對(duì)環(huán)中放置電光波導(dǎo)的Sagnac干涉儀光邏輯門(mén)和環(huán)中偏置摻鉺光纖放大器的Sagnac干涉儀全光邏輯門(mén)進(jìn)行了研究,具體的工作和主要研究結(jié)果如下:首先,論文通過(guò)耦合模理論推導(dǎo)出線性對(duì)稱(chēng)耦合器的耦合矩陣,并利用該矩陣對(duì)其傳輸特性做了簡(jiǎn)單分析。同時(shí)還介紹了Sagnac干涉儀的結(jié)構(gòu)和工作原理,根據(jù)耦合矩陣得到對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)Sagnac干涉儀的傳輸方程,分別對(duì)其開(kāi)關(guān)特性和邏輯功能進(jìn)行了分析,結(jié)果表明如果能在構(gòu)成Sagnac干涉儀的波導(dǎo)環(huán)或耦合器上實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱(chēng),那么就可以利用該模型同時(shí)完成光開(kāi)關(guān)和光邏輯運(yùn)算。其次,論文設(shè)計(jì)了基于電光(Pockel)效應(yīng)的Sagnac干涉儀光邏輯器,用環(huán)形器將在環(huán)中相向傳輸?shù)膬墒夥珠_(kāi),使它們分別沿兩根參數(shù)相同但外加反向直流電壓的鈮酸鋰電光波導(dǎo)傳輸,即依據(jù)電光效應(yīng)在環(huán)中構(gòu)造非對(duì)稱(chēng)。利用耦合矩陣得到該系統(tǒng)的傳輸方程,在輸入信號(hào)的初始相位相同和不同的情況下,通過(guò)仿真輸出透射率和消光比曲線,討論了各自的開(kāi)關(guān)特性和邏輯功能。當(dāng)輸入信號(hào)的初始相位相同時(shí),分析了透射率和消光比隨電壓變化的情況,結(jié)果表明:通過(guò)改變外加直流電壓的值,信號(hào)可以在兩輸出端之間周期性的切換,選取合適的電壓值可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能和或門(mén)、異或門(mén)等多種邏輯運(yùn)算。當(dāng)輸入信號(hào)的初始相位不同時(shí),分析了透射率和消光比隨電壓和信號(hào)相位差變化的三維曲線圖,結(jié)果表明:一個(gè)信號(hào)輸入時(shí)其相位對(duì)輸出沒(méi)有影響,而兩個(gè)信號(hào)輸入時(shí)信號(hào)的相位差也可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)效應(yīng),且相位差使得消光比的變化范圍更大,這樣選取合適的相位差和電壓值能得到性能更好的邏輯運(yùn)算。由此可見(jiàn),論文可以通過(guò)改變電壓或相位差的值來(lái)實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)和光邏輯運(yùn)算,而且該結(jié)構(gòu)使光信號(hào)一直保持在光域上,直流電壓只是改變光的折射率而并沒(méi)有引起光與電的轉(zhuǎn)換,所以也算得上是全光器件。最后,主要介紹了環(huán)中偏置摻鉺光纖放大器(EFDA)的Sagnac干涉儀全光邏輯器,將EDFA偏置在高非線性環(huán)中,由于克爾(Kerr)效應(yīng)的存在會(huì)出現(xiàn)自相位調(diào)制(SPM)和交叉相位調(diào)制(XPM),這樣環(huán)中相向傳輸?shù)膬陕沸盘?hào)就會(huì)產(chǎn)生不一樣的非線性相移,同樣可以在環(huán)中實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)。通過(guò)研究不同耦合系數(shù)下歸一化透射率和相對(duì)透射率及消光比的變化情況,得出其開(kāi)關(guān)特性和邏輯功能。結(jié)果表明:加到EDFA中的泵浦光的功率與輸入光的相位差都可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能;當(dāng)信號(hào)初始相位一樣時(shí),直通耦合系數(shù)越小,閾值開(kāi)光功率越大,兩輸出端功率相等時(shí)所需的放大倍數(shù)越大,且并非放大倍數(shù)越大輸出端的輸出功率就越大,而耦合系數(shù)對(duì)消光比的影響主要體現(xiàn)在變化范圍、變化斜率和極值點(diǎn)上,且影響不是很明顯;當(dāng)把信號(hào)初始相位差也考慮在內(nèi)時(shí)消光比有更大的變化范圍,所能實(shí)現(xiàn)的邏輯運(yùn)算種類(lèi)更多且性能相對(duì)更佳。
【關(guān)鍵詞】：光纖耦合器 Sagnac干涉儀 克爾效應(yīng) 電光效應(yīng) 摻鉺光纖放大器
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH744.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 全光邏輯門(mén)研究概論11-14
• 1.1.1 全光邏輯門(mén)的研究背景11-12
• 1.1.2 全光邏輯門(mén)的應(yīng)用12-14
• 1.2 全光邏輯門(mén)的實(shí)現(xiàn)方案14-15
• 1.2.1 基于SOA的全光邏輯門(mén)14
• 1.2.2 基于高非線性光纖的全光邏輯門(mén)14-15
• 1.3 Sagnac干涉儀的發(fā)展歷史及其應(yīng)用15-17
• 1.4 基于Sagnac干涉儀的全光邏輯門(mén)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第2章 耦合器及Sagnac干涉儀的工作原理20-32
• 2.1 耦合器的基本原理20-24
• 2.1.1 耦合模方程20-22
• 2.1.2 線性對(duì)稱(chēng)耦合器的矩陣方程22-24
• 2.2 Sagnac干涉儀的工作原理24-25
• 2.2.1 Sagnac干涉儀的結(jié)構(gòu)24
• 2.2.2 Sagnac干涉儀的傳輸方程24-25
• 2.3 對(duì)稱(chēng)耦合器構(gòu)成的Sagnac干涉儀的開(kāi)關(guān)特性及邏輯功能25-29
• 2.3.1 開(kāi)關(guān)特性分析25-27
• 2.3.2 邏輯功能分析27-29
• 2.4 非對(duì)稱(chēng)耦合器構(gòu)成的Sagnac干涉儀的開(kāi)關(guān)特性及邏輯功能29-31
• 2.4.1 開(kāi)關(guān)特性分析29-30
• 2.4.2 邏輯功能分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 環(huán)中放置電光波導(dǎo)的Sagnac干涉儀光邏輯門(mén)的研究32-44
• 3.1 環(huán)中放置電光波導(dǎo)的Sagnac干涉儀光邏輯門(mén)的結(jié)構(gòu)32-33
• 3.2 環(huán)中放置電光波導(dǎo)的Sagnac干涉儀光邏輯門(mén)的工作原理33-34
• 3.3 環(huán)中放置電光波導(dǎo)的Sagnac干涉儀的邏輯功能分析34-42
• 3.3.1 初始相位相同時(shí)的開(kāi)關(guān)特性34-36
• 3.3.2 初始相位相同時(shí)的邏輯功能36-37
• 3.3.3 初始相位不同時(shí)的開(kāi)關(guān)特性37-41
• 3.3.4 初始相位不同時(shí)的邏輯功能41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 環(huán)中偏置EDFA的Sagnac干涉儀全光邏輯門(mén)的研究44-59
• 4.1 環(huán)中偏置EDFA的Sagnac干涉儀全光邏輯門(mén)的結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 環(huán)中偏置EDFA的Sagnac干涉儀全光邏輯門(mén)的工作原理45-48
• 4.3 環(huán)中偏置EDFA的Sagnac干涉儀的邏輯功能分析48-58
• 4.3.1 初始相位相同時(shí)的開(kāi)關(guān)特性48-52
• 4.3.2 初始相位相同時(shí)的邏輯功能52-54
• 4.3.3 初始相位不同時(shí)的開(kāi)關(guān)特性54-55
• 4.3.4 初始相位不同時(shí)的邏輯功能55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)59-60
• 5.2 展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄66

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 于瀛潔,李鵬生,強(qiáng)錫富,熊崗;外差干涉儀中光路調(diào)整的分析[J];光電工程;2000年01期

2 陳家璧;也談散射板干涉儀的原理[J];大學(xué)物理;2000年05期

3 葉露,韓昌元;總裝調(diào)對(duì)心干涉儀的設(shè)計(jì)與測(cè)量精度分析[J];光學(xué)技術(shù);2001年04期

4 陳朗,馮長(zhǎng)根;激光速度干涉儀測(cè)量炸藥驅(qū)動(dòng)金屬的運(yùn)動(dòng)速度[J];兵工學(xué)報(bào);2003年01期

5 劉雯,沈妮,李天初;用多齒分度臺(tái)標(biāo)定激光小角度干涉儀[J];計(jì)量學(xué)報(bào);2004年04期

6 翁繼東,譚華,胡紹樓,馬云,王翔;一種新型全光纖速度干涉儀[J];強(qiáng)激光與粒子束;2005年04期

7 蘇嘉;張寅超;雷麗巧;趙曰風(fēng);屈凱峰;劉曉勤;洪光烈;;全光纖多模速度干涉儀的研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

8 路建新;王釗;梁晶;高爽;單玉生;;線光學(xué)記錄速度干涉儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào);2006年00期

9 馬軍;何煦;居波;韓冰;;泰曼-格林型靜態(tài)便攜式干涉儀的設(shè)計(jì)[J];光學(xué)精密工程;2008年12期

10 武旭華;陳磊;肖韶榮;;干涉儀準(zhǔn)直系統(tǒng)波前質(zhì)量檢測(cè)[J];紅外與激光工程;2008年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊鵬;伍凡;侯溪;;影響干涉儀精度的主要誤差分析[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

2 杜炎雄;顏輝;張丹偉;單傳家;朱詩(shī)亮;;暗態(tài)原子干涉儀[A];第十五屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)報(bào)告摘要集[C];2012年

3 許葉圣;沈麗萍;;激光多普勒干涉儀與A超測(cè)量硅油眼軸長(zhǎng)的比較[A];2008年浙江省眼科學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

4 裴雅鵬;黃曉蓉;;用于一等量塊檢定的柯氏干涉儀改造[A];高精度幾何量光電測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

5 梁鑄;;用激光掃描干涉儀測(cè)量超音速的流體速度[A];第一屆全國(guó)光散射會(huì)議會(huì)議指南[C];1981年

6 王麗萍;馬冬梅;;可見(jiàn)光移相點(diǎn)衍射干涉儀的測(cè)量誤差分析[A];第十三屆全國(guó)光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2010年

7 杜國(guó)軍;王永梅;王英鑒;;多普勒干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測(cè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十九次學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2006年

8 吳朔;沙定國(guó);林家明;周桃庚;陳凌峰;聶亮;;光纖點(diǎn)衍射干涉儀測(cè)量凹球面面形[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第九屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

9 武旭華;陳磊;;五棱鏡掃描法檢測(cè)干涉儀準(zhǔn)直系統(tǒng)波前質(zhì)量[A];第十一屆全國(guó)光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2006年

10 曾理江;松本弘一;;用于測(cè)量空氣折射率的雙波長(zhǎng)外差干涉儀[A];第九屆全國(guó)光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 湯彪;高精度原子干涉儀主動(dòng)隔振系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2014年

2 任曉;外差干涉儀非線性相位補(bǔ)償方法及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究[D];上海大學(xué);2015年

3 武旭華;φ300mm移相干涉儀的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2007年

4 張健;超高精度菲索干涉儀不確定度分析[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

5 吳棟;移相干涉儀自適應(yīng)抗振技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2004年

6 劉兆棟;φ600mm近紅外相移斐索干涉儀校準(zhǔn)及測(cè)試技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2011年

7 郭仁慧;近紅外大口徑波長(zhǎng)移相干涉儀關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2013年

8 韓冬松;共光路動(dòng)態(tài)干涉儀的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

9 陳杰;J-TEXT三波遠(yuǎn)紅外激光偏振干涉儀的建立[D];華中科技大學(xué);2013年

10 吳新民;光干涉測(cè)試中的抗振技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2002年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭天策;應(yīng)用于等離子體密度測(cè)量的全光纖M-Z干涉儀研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 牛青;馬赫—曾德?tīng)柛缮鎯x測(cè)量精度的理論研究[D];山西大學(xué);2015年

3 韓嘯;用于光學(xué)測(cè)量的精密五維運(yùn)動(dòng)臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2014年

4 劉丹;毫米波干涉儀膛內(nèi)信號(hào)處理方法研究[D];中北大學(xué);2016年

5 田雨函;數(shù)字莫爾移相干涉儀儀器化研究[D];北京理工大學(xué);2016年

6 劉鵬飛;光纖法布里—珀羅干涉儀傳感器的加工技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2016年

7 方俏然;干涉儀系統(tǒng)傳遞函數(shù)的新測(cè)量方法研究[D];南京理工大學(xué);2016年

8 張浩鵬;帶色散補(bǔ)償?shù)腟agnac干涉儀系統(tǒng)在白光場(chǎng)快照偏振測(cè)量中的應(yīng)用[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

9 段昌琪;基于雙波混合干涉儀的振動(dòng)測(cè)量及其應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2016年

10 朱夢(mèng)云;基于Sagnac干涉儀的光邏輯門(mén)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：804775