本文關(guān)鍵詞：基于相干布居振蕩的有源介質(zhì)中快慢光研究

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【摘要】：快慢光效應(yīng)利用某種物理機(jī)理調(diào)控光信號(hào)群延時(shí),可作為可控光延遲線,在光域中實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)的快速、精確同步,避免了信號(hào)在電域內(nèi)完成同步后的電光轉(zhuǎn)換過(guò)程,是高速全光網(wǎng)和全光信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一。快慢光的物理機(jī)理及其實(shí)現(xiàn)方案有很多,其中相干布居振蕩技術(shù)(CPO)具有常溫下易于實(shí)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。CPO是光與物質(zhì)之間的相互作用,使得輸入信號(hào)光的光譜產(chǎn)生燒孔,不同有源介質(zhì)中光譜燒孔的帶寬不同,主要受到激發(fā)態(tài)載流子的壽命限制。本文研究了摻鉺光纖(EDF)和半導(dǎo)體光放大器(SOA)中周期性調(diào)制信號(hào)的CPO受限快慢光效應(yīng),以及SOA中突破CPO限制的單脈沖和RZ-PRBS數(shù)據(jù)包的快慢光現(xiàn)象,研究成果對(duì)于可控延時(shí)和數(shù)據(jù)比特的精確同步的實(shí)現(xiàn),具有重要的理論價(jià)值與應(yīng)用前景。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下：1.基于相干布居振蕩的機(jī)理,研究任意波形的周期調(diào)制信號(hào)光在EDF和SOA中的傳輸特性,得到信號(hào)光在經(jīng)過(guò)這兩種有源介質(zhì)后產(chǎn)生的時(shí)延。指出了現(xiàn)有快慢光度量方法中對(duì)參考點(diǎn)選擇的依賴(lài)性,提出了基于基頻相對(duì)延時(shí)量的快慢光評(píng)價(jià)方法,同時(shí)提出了信號(hào)光在有源介質(zhì)中傳輸后輸出探測(cè)信號(hào)光的失真評(píng)價(jià)方法,利用新的評(píng)價(jià)方法對(duì)EDF中的快慢光現(xiàn)象進(jìn)行了研究,得到了失真度和基頻相對(duì)延時(shí)量。提出了適用于高速和低速調(diào)制信號(hào)的EDF和SOA的快慢光實(shí)驗(yàn)方案,并成功實(shí)現(xiàn)了低頻1KHz和高頻1GHz調(diào)制信號(hào)的快慢光,研究了影響相對(duì)延時(shí)量變化的輸入光功率、泵浦、增益等因素。2.首次對(duì)方波信號(hào)在有源介質(zhì)中的快慢光現(xiàn)象進(jìn)行了研究,分析了基頻和高次諧波相對(duì)延時(shí)量的關(guān)系,小信號(hào)輸入時(shí),得到了EDF中的基頻相對(duì)延時(shí)量和高次諧波的相對(duì)延時(shí)量以及對(duì)應(yīng)調(diào)制頻率之間的關(guān)系。將信號(hào)的相對(duì)延時(shí)量和失真度之比定義為Q因子,用于綜合評(píng)價(jià)快慢光在信號(hào)處理和光通信應(yīng)用中的最佳參數(shù)條件。分析了EDF和SOA作為可調(diào)延遲器件時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn),給出了EDF和SOA作為慢光延遲器件的適用條件。3.首次采用SOA和帶通濾波器(BPF)串聯(lián)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了序列長(zhǎng)度為27-1位,占空比為20%,脈寬為100 ps,RZ-PRBS數(shù)據(jù)包的可調(diào)延時(shí),延時(shí)調(diào)節(jié)范圍達(dá)到了145.6 ps。研究表明,當(dāng)數(shù)據(jù)包光譜的藍(lán)移邊帶被抑制時(shí),隨著SOA注入電流增大,數(shù)據(jù)包出現(xiàn)快光現(xiàn)象：當(dāng)數(shù)據(jù)包光譜的紅移邊帶被抑制時(shí),數(shù)據(jù)包出現(xiàn)慢光現(xiàn)象。因此,調(diào)諧信號(hào)光中心波長(zhǎng),使處于濾波器不同位置時(shí),可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包快慢光時(shí)延的連續(xù)調(diào)控。4.利用SOA和帶通濾波器(BPF)串聯(lián)的方案實(shí)現(xiàn)了100ps單脈沖信號(hào)的可調(diào)延時(shí),分析了SOA的注入電流和BPF的濾波作用對(duì)脈沖信號(hào)相對(duì)延時(shí)量的影響,入射光中心波長(zhǎng)不變的情況下,改變SOA注入電流得到最大時(shí)間超前42.6 ps和最大時(shí)間延時(shí)99.6 ps;固定SOA的注入電流500 mA,改變?nèi)肷洳ㄩL(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)單脈沖信號(hào)延時(shí)調(diào)節(jié)范圍達(dá)到165 ps。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O437

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