全光信號處理在高速光通信網(wǎng)絡(luò)和光計算中有廣泛應(yīng)用，而全光邏輯門是光信號處理中的關(guān)鍵器件，是實現(xiàn)光分組交換、光計算和未來高速大容量光傳輸?shù)年P(guān)鍵器件。半導(dǎo)體光放大器因為具有體積小、工作波長范圍寬、響應(yīng)時間短及良好的非線性特性等優(yōu)點，十分適合用來實現(xiàn)全光邏輯功能，成為研制高速全光邏輯器件的首選。本文基于SOA中的交叉增益調(diào)制效應(yīng)實現(xiàn)全光半減器這一邏輯功能，并對這種半減器做了深入的理論研究，具體內(nèi)容如下：（1）介紹了全光邏輯器件的研究背景及其重要意義，較為全面地概述了幾類基于SOA中非線性效應(yīng)的全光邏輯門和國內(nèi)外研究狀況。（2）研究了SOA用于全光信號處理的理論基礎(chǔ)，推導(dǎo)了SOA中最基本的光場傳輸方程和載流子速率方程，分析了各種非線性效應(yīng)的原理及其應(yīng)用，總結(jié)了迄今為止幾種常用的SOA理論模型及其各自的適用范圍。（3）介紹了本方案采用的數(shù)學(xué)模型，分析了SOA的靜態(tài)增益特性和動態(tài)增益特性。（4）提出了基于SOA中XGM效應(yīng)的全光半減器方案，通過數(shù)值模擬的方法進行仿真，分析了輸入泵浦光功率、探測光功率和SOA注入電流的變化對輸出邏輯“1”峰值光功率的影響。 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同輸入光功率下有源區(qū)內(nèi)載流子濃度的分布

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第三章 SOA 分段模型與增益特性分析圖 3.4 表示不同輸入光功率下有源區(qū)內(nèi)光功率的分布。對比圖 3.3 和圖 3.4，可以發(fā)現(xiàn)當輸入光功率較小，如 Pin=-30dBm、-20dBm 和-10dBm 時，半導(dǎo)體光放大器增益飽和不明顯，光功率在各個子段被依次放大，變化趨勢呈指數(shù)分布；當輸入光功率增加，如 Pin=0dBm 和10dBm 時，光功率沿+z 方向反而下降，這是因為輸入端已經(jīng)開始飽和，有源區(qū)已經(jīng)無法為輸入光提供足夠的載流子濃度以產(chǎn)生受激輻射，半導(dǎo)體光放大器處于吸收狀態(tài)。

圖 3.5 同向輸入，不同 P1下有源區(qū)內(nèi)載流子濃度的分布對比圖 3.3 和圖 3.5 可以發(fā)現(xiàn)，同向輸入時兩束光競爭同一空間位置的載流子濃度。圖3.3 顯示單光束輸入的光功率為-30dBm 時有源區(qū)載流子濃度基本保持不變；而圖 3.5 顯示雙光束同向輸入，P1=-30dBm、P2=-10dBm 時，有源區(qū)載流子濃度下降比較明顯，這是因為光束 2 的光功率遠大于光束 1 的光功率，此時載流子濃度主要由光束 2 決定。而當光束 1 的光功率增大到與光束 2 相當，P1=P2=-10dBm 時，載流子濃度由光束 1 和光束 2 共同決定。光束 1 的光功率繼續(xù)增加到 P1=10dBm 時，圖 3-5 所示雙光束輸入有源區(qū)載流子濃度的分布于圖 3.3 所示單光束輸入 Pin=10dBm 時載流子濃度分布情況相同，這是因為光束 1 的光功率遠大于光束 2 的光功率，此時載流子濃度主要由光束 1 決定。（3）兩束連續(xù)光相向輸入 SOA 的特性研究若兩束連續(xù)光相向輸入半導(dǎo)體光放大器，即光束 1 沿有源區(qū)+z 方向傳輸，而光束 2 沿有源區(qū)-z 方向傳輸時，不改變其他參數(shù)，仍固定光束 2 的光功率，2P = 10dBm，改變光束 1的光功率，分別為 P1=-30dBm、-20 dBm、-10 dBm、0 dBm、10 dBm 和 20 dBm。有源區(qū)內(nèi)


本文編號：3241739