【摘要】：隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展,信息安全的重要性日愈突出。由于從光器件和光纜等物理層入手,光信號容易被泄露或竊聽,這將對光網(wǎng)絡安全造成威脅。對傳輸?shù)墓庑盘栠M行加密處理可以提高數(shù)據(jù)的安全性。傳統(tǒng)的光加密系統(tǒng)依賴于光電轉(zhuǎn)換的邏輯電路,而電子器件在處理高速信號時存在“電子瓶頸”。全光信號處理由于只在光域?qū)π盘栠M行處理,不僅可以避免復雜的光電光轉(zhuǎn)換,還可以減少處理高速光信號帶來的時延。作為其重要部分,全光邏輯門特別是全光異或(Exclusive-or,XOR)邏輯門在數(shù)據(jù)加密解密等方面扮演重要作用。半導體光放大器(Semiconductor Optical Amplifier,SOA)非線性效應高且易于集成,非常適合用來實現(xiàn)全光XOR邏輯門。本文將研究基于SOA實現(xiàn)高速全光XOR邏輯門的新方法,并在此基礎上進行全光信號的加密與解密實驗。具體工作如下:(1)建立了基于加速開關(guān)頻域模型;探究了SOA個數(shù)對多個級聯(lián)SOA開關(guān)速率的影響。由于SOA的內(nèi)部有限的載流子恢復時間制約了其工作速度,而基于SOA的新型開關(guān)結(jié)構(gòu)——加速開關(guān)能夠有效提高其響應速度。我們建立了加速開關(guān)的頻域模型,考慮了SOA內(nèi)部增益的不均勻性;通過對小信號頻率響應曲線進行數(shù)值仿真和理論分析,理論預計了加速開關(guān)的工作帶寬。進行了多個級聯(lián)SOA開關(guān)的實驗,分析了SOA個數(shù)對開關(guān)響應速度的影響。(2)結(jié)合加速開關(guān)和雙超快速非線性干涉儀(Dual Ultrafast Nonlieaner Interferometer,UNI),進行了85 Gbit/s的全光XOR邏輯門實驗,從實驗上驗證了加速開關(guān)可以提高基于SOA的全光XOR邏輯門的速率。同時,提出了一種基于加速開關(guān)的新型XOR邏輯門設計方案,即在馬赫-曾德干涉儀(Mach-Zehnder Interferometr,MZI)的上下臂各放置一個加速開關(guān)作為非線性器件,其結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,有望實現(xiàn)高速全光XOR邏輯門。(3)利用SOA的四波混頻效應(Four Wave Mixing,FWM),首次提出了針對非歸零差分相移鍵控信號(NRZ-DPSK)的加密與解密方案,并從實驗上成功進行了驗證。此方案針對的是NRZ-DPSK,其幅度包絡恒定,所以能夠克服高速(On-off keying)OOK信號引起的輸出信號質(zhì)量惡化,從而實現(xiàn)高速全光信號的加密與解密。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN722;TN918.4

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本文編號：2788286