基于非線性效應(yīng)的集成型全光信號處理器件研究.pdf

1、集成化是未來光通信系統(tǒng)發(fā)展的趨勢之一，作為光通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，全光信號處理器件必將走向集成化。本論文主要研究了半導(dǎo)體光放大器(SOA)和基于絕緣體上硅(SOI)納米線波導(dǎo)兩種集成器件在非線性全光信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 SOA作為全光信號處理的介質(zhì)之一，憑借其體積小、易集成、功耗低的優(yōu)勢，在全光信號處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。我們基于SOA中的自發(fā)非線性效應(yīng)成功實現(xiàn)了10 Gb/s OOK信號無差錯的放大、反轉(zhuǎn)以及到BPSK

2、碼型的轉(zhuǎn)換功能，并且提升了輸入信號光的消光比適用范圍。
　　 基于SOI材料的硅線波導(dǎo)不但與集成電路制作工藝兼容，而且對光的約束能力強，為集成型非線性光學(xué)器件提供了理想的解決方案?；诠璨▽?dǎo)中的四波混頻效應(yīng)，我們實現(xiàn)了多種碼型信號的全光信號處理及其應(yīng)用，包括全光波長轉(zhuǎn)換、組播、時分解復(fù)用、偏振解復(fù)用和若干不同功能的全光邏輯門。
　　 OOK信號結(jié)構(gòu)簡單、成本低，被大規(guī)模應(yīng)用于密集城域網(wǎng)中。針對OOK調(diào)制格式，我們進行了硅

3、基波長轉(zhuǎn)換、組播、時分解復(fù)用的研究。分別采用連續(xù)光泵浦、脈沖光泵浦進行全光波長轉(zhuǎn)換的實驗研究，實現(xiàn)了基于硅波導(dǎo)中四波混頻效應(yīng)的10Gb/s NRZ-OOK的無誤差全光波長轉(zhuǎn)換。其次我們分析了光源和放大器對于結(jié)果的噪聲影響，提出改善方法。我們還實現(xiàn)了多信道并行波長轉(zhuǎn)換，和OOK信號的時分解復(fù)用。
　　 DPSK調(diào)制格式憑借其高于OOK格式3dB的接收靈敏度以及更好的抗非線性噪聲性能被應(yīng)用于遠(yuǎn)距離傳輸中。我們實現(xiàn)了NRZ-DPSK格

4、式信號基于硅波導(dǎo)的全光波長轉(zhuǎn)換，在10 Gb/s的信號速率下得到比OOK格式信號小2dB的功率代價。
　　 偏振復(fù)用技術(shù)憑借將信號加載到同一信道上的兩路垂直偏振態(tài)通道，達(dá)到雙倍的傳輸效率。我們首次實現(xiàn)了20 Gb/s的偏振復(fù)用信號在硅波導(dǎo)中的全光波長轉(zhuǎn)換、組播和解復(fù)用功能。
　　 全光邏輯門是實現(xiàn)高速信息傳輸和處理的基本器件。我們首次進行并實現(xiàn)了基于硅波導(dǎo)的10 Gb/s的NRZ-OOK與、或邏輯功能同時實現(xiàn)的研究;并且