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基于SOA和滤波器的全光逻辑门研究

作　者: 丁园
导　师: 黄德修；张新亮
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 半导体光放大器全光逻辑门窄带滤波器光纤延时干涉仪
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 132次
引　用: 1次
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内容摘要

全光逻辑器件不仅是未来全光网络的关键器件,还是实现光子计算机的基础,因此近年来受到越来越广泛的关注。半导体光放大器(SOA)因其功耗低、尺寸小和响应时间短等优点,成为研制全光逻辑器件的首选。本文在湖北省杰出青年基金(2006ABB017)和教育部新世纪优秀人才计划(NCET-04-0715)的资助下,对基于SOA和滤波器的全光逻辑门进行了理论分析和实验研究,取得了一定的研究成果。主要内容及研究成果如下:(1)在广泛查阅国内外文献的基础上,介绍了研究全光逻辑门的背景和意义,并综述了近年来基于SOA实现全光逻辑门的方案。(2)分别介绍了在普通脉冲(脉宽大于10ps)输入和超短脉冲(脉宽小于10ps)输入下,SOA的高速非线性效应和超快非线性效应。并介绍了相应的SOA高速响应模型和SOA超快响应模型。(3)对基于SOA和窄带滤波器同时实现“与”、“或”、“异或”三种全光逻辑的方案进行了深入研究。以SOA超快响应模型为基础,对方案进行了数值模拟。通过数值模拟的结果,对方案的实现原理和实现条件进行了比较全面的分析,并依据其实现原理进行了扩展研究。(4)对基于级联SOA实现全光逻辑与门的方案进行了改进。以SOA的高速响应模型为基础,对级联方案中第一级SOA后分别加光纤延时干涉仪(FDI)和窄带滤波器(NBPF)的两种改进方法进行了模拟研究,并对第二级的实现速率做了分析和讨论。最后在实验中对模拟结果进行了验证,得到了20Gb/s归零(RZ)和非归零(NRZ)信号的全光逻辑与门,对40Gb/s的实验结果进行了分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究概况  9-16
  1.3 本文选取的方案  16-17
  1.4 本文的工作  17-18
2 SOA 理论模型  18-23
  2.1 引言  18
  2.2 SOA 高速响应过程  18-20
  2.3 SOA 超快响应过程  20-22
  2.4 本章小结  22-23
3 基于SOA 和窄带滤波器的全光逻辑门  23-42
  3.1 引言  23
  3.2 方案介绍  23-25
  3.3 方案原理和实现条件  25-32
  3.4 方案扩展  32-39
  3.5 基于SOA 和窄带滤波器的全光逻辑门实验  39-41
  3.6 本章小结  41-42
4 基于级联SOA 实现全光逻辑与门的改进方案  42-65
  4.1 引言  42
  4.2 方案介绍  42-43
  4.3 基于级联SOA 和FDI 实现快速与门  43-50
  4.4 基于级联SOA 和NBPF 实现快速与门  50-53
  4.5 第二级实现速率研究  53-56
  4.6 实验研究  56-64
  4.7 本章小结  64-65
5 全文总结  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-73
附录1 理论计算中SOA 参数表  73-74

基于SOA和滤波器的全光逻辑门研究

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