全光觸發(fā)器及其應(yīng)用的研究.pdf

1、全光觸發(fā)器是數(shù)字光信號處理的基礎(chǔ)技術(shù)之一,也是全光分組交換網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對基于法布里-珀羅激光器、耦合環(huán)形激光器以及耦合偏振光開關(guān)等三種結(jié)構(gòu)的全光觸發(fā)器進(jìn)行了深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,優(yōu)化光觸發(fā)器的分析方法,并研究了翻轉(zhuǎn)時(shí)間、觸發(fā)時(shí)間、觸發(fā)光功率等一系列觸發(fā)器的關(guān)鍵問題。據(jù)我們所知,本文首次對另一項(xiàng)全光信號處理技術(shù)——同步脈沖展寬技術(shù)進(jìn)行了研究,提出利用光觸發(fā)器和可調(diào)光延遲線實(shí)現(xiàn)可調(diào)脈寬的同步展寬方案。這些工作對于推進(jìn)全光信號處

2、理技術(shù)以及全光分組交換、全光路由、全光計(jì)算等領(lǐng)域的發(fā)展,都有重要的意義。
　　 本文取得的研究成果包括以下內(nèi)容:
　　 1.提出了一種利用單個(gè)法布里-珀羅(FP)激光器實(shí)現(xiàn)全光觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)使用兩個(gè)波長不同的布拉格光纖光柵對FP的輸出光進(jìn)行反饋,使多縱模的F-P激光器只剩下兩個(gè)競爭波長,從而實(shí)現(xiàn)了雙波長穩(wěn)態(tài)的光觸發(fā)器;并利用自制的可調(diào)的溫度穩(wěn)定模塊,實(shí)現(xiàn)了波長的穩(wěn)定,波長漂移小于0.01nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該光觸發(fā)

3、器的技術(shù)可行性。這種方案具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、易集成等特點(diǎn)。
　　 2.針對基于兩個(gè)互耦合的環(huán)形腔激光器所構(gòu)成的全光觸發(fā)器,首次應(yīng)用解非線性方程的圖解法來分析基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的光纖環(huán)形激光器(S-FRL)的振蕩過程,從而確定了這種觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間。提出一種利用改變光纖環(huán)反饋系數(shù)來調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)時(shí)間的方法和一種增加外部注入光功率加速抑制激光過程的方法。
　　 3.通過圖解法分析了耦合系數(shù)對于雙環(huán)耦合雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的影響

4、,提出了一種通過合理配置耦合系數(shù)來優(yōu)化該觸發(fā)器的方法:耦合系數(shù)較小的端口應(yīng)該用于構(gòu)成環(huán)形諧振腔,耦合系數(shù)較大的端口應(yīng)該用于抑制另外的激光器產(chǎn)生激光。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方法的有效性。
　　 4.首次將邦加球分析法用于研究半導(dǎo)體光放大器(SOA)中的非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)效應(yīng)。提出了一個(gè)描述輸出偏振態(tài)沿邦加球緯線旋轉(zhuǎn)的方位角與SOA工作參數(shù)的簡明表達(dá)式,指出SOA增益的相對變化量和線寬增強(qiáng)因子的偏振相關(guān)性是影響NPR的兩個(gè)主要因素,

5、簡化了NPR的分析過程。分析了耦合偏振開關(guān)光觸發(fā)器的觸發(fā)特性和輸出光信號的上升沿和下降沿,指出了在耦合偏振開關(guān)中,連接兩個(gè)SOA的光纖長度決定了觸發(fā)光脈沖的持續(xù)時(shí)間,同時(shí)也影響著觸發(fā)器輸出波形的上升沿和下降沿。
　　 5.提出了一種基于非線性光纖環(huán)路鏡(NOLM:Nonlinear optical loop mirror)測量SOA中線寬增強(qiáng)因子的偏振相關(guān)性的方法,測量了不同輸入光偏振態(tài)所對應(yīng)的SOA線寬增強(qiáng)因子的具體數(shù)值,實(shí)驗(yàn)