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基于SOA—XGM的全光波长转换器特性研究及其在混合WDM/OTDM光网络结点中的应用

作　者: 朱竹青
导　师: 殷奎喜
学　校: 南京师范大学
专　业: 物理电子学
关键词: 半导体光放大器交叉增益调制混合 WDM/OTDM光网络数据格式转换性能优化分步傅立叶法
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

全光波长转换器是密集波分复用(DWDM)系统中的关键光电子器件，也是混合WDM／OTDM光网络实用化的一个关键部分。基于半导体光放大器非线性效应的波长转换器最具有实用化前景，一直是人们研究的热点。本文对基于半导体光放大器交叉增益调制效应的全光波长转换器进行了系统的理论研究和数值模拟。具体内容如下：第一章分析了WDM和OTDM技术组构混合光网络的必要性，总结了全光波长转换技术在未来全光网络中的作用。结合当前实验进展，详细介绍了各种全光波长转换技术的原理及其在混合WDM／OTDM光网络结点数据格式转换中的应用。第二章分析了法布里—珀罗激光器的工作原理，通过数值求解单模激光器速率方程，研究了法布里—珀罗激光器的静态和动态特性，为基于半导体光放大器的全光波长转换器的理论分析和数值计算作了充分的知识铺垫。第三章全面研究了半导体光放大器用作全光波长转换器的理论基础。详细推导了半导体光放大器中传输方程和速率方程，分析了基于半导体光放大器非线性效应的三种全光波长转换器工作原理。通过对比分析各种全光波长转换器的性能，本文只研究交叉增益调制型全光波长转换器。第四章建立了交叉增益调制型全光波长转换器的分段动态模型，详细推导了端面反射为零和不为零两种情况下交叉增益调制型全光波长转换器的适用方程，研究了波长转换器中啁啾分析方法，为后续章节分析波长转换器转换特性提供了正确的数学工具。第五章利用修正的波长转换器方程，详细分析了相向工作方式下交叉增益调制型全光波长转换器转换后信号光的消光比、啁啾和串扰特性，为波长转换器在光包交换、光路由中的性能优化提供了理论依据。第六章研究了交叉增益调制型全光波长转换器在混合WDM／OTDM光网络结点数据格式转换中的应用。利用简化的波长转换器方程，通过分步傅立叶法分析了两路波分信号的时分复用、时分复用信号在光纤中的传输和时分复用信号的解复用特性，模拟中考虑了色散补偿。第七章从设计方案、制作工艺等方面简单介绍了交叉增益调制型波长转换器的性能优化。总结全文并指出需要进一步研究的内容。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
第一章绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 全光波长转换器与光网络  9-10
  1.3 全光波长转换器分类及工作原理  10-19
    1.3.1 基于光纤非线性的全光波长转换  10-13
    1.3.2 基于半导体激光器的全光波长转换  13
    1.3.3 基于半导体光放大器的全光波长转换  13-15
    1.3.4 其他类型的全光波长转换  15-18
    1.3.5 结论  18-19
  1.4 本文主要研究内容  19-20
第二章半导体激光器理论  20-30
  2.1 引言  20
  2.2 半导体激光器理论  20-29
    2.2.1 法布里-珀罗谐振器  21-22
    2.2.2 半导体激光器速率方程  22-23
    2.2.3 半导体激光器工作特性  23-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章半导体光放大器用作波长转换器的理论基础  30-39
  3.1 引言  30
  3.2 半导体光放大器(SOA)  30-34
    3.2.1 行波光放大器性能指标  30-32
    3.2.2 半导体光放大器中基本方程式  32-34
  3.3 基于半导体光放大器的波长转换原理  34-37
    3.3.1 基于半导体光放大器的三种波长转换实现机理  34-36
    3.3.2 基于半导体光放大器的三种波长转换器性能比较  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章基于SOA-XGM全光波长转换器的理论模型  39-46
  4.1 引言  39
  4.2 交叉增益调制型波长转换器动态模型  39-45
    4.2.1 载流子寿命和增益动态模型  39-40
    4.2.2 分段方法  40-41
    4.2.3 波长转换器中简化方程  41-42
    4.2.4 波长转换器中简化方程的修正  42-44
    4.2.5 波长转换器中啁啾分析方法  44-45
  4.3 本章小结  45-46
第五章基于SOA-XGM全光波长转换器特性研究  46-55
  5.1 引言  46
  5.2 相向工作方式下的波长转换器特性研究  46-54
    5.2.1 转换后光脉冲特性研究  46-47
    5.2.2 转换后光消光比和啁啾特性研究  47-51
    5.2.3 转换后光串扰特性研究  51-54
  5.3 本章小结  54-55
第六章混合WDM／OTDM光网络结点中数据格式转换研究  55-70
  6.1 引言  55
  6.2 基于SOA-XGM的时分信号复用特性研究  55-63
    6.2.1 转换后光输出波形特性研究  56-57
    6.2.2 转换后光消光比特性研究  57-63
    6.2.3 结论  63
  6.3 基于SOA-XGM的时分信号解复用特性研究  63-69
    6.3.1 光纤传输模型  64-65
    6.3.2 时分复用信号的解复用  65-69
  6.4 本章小结  69-70
第七章最新研究进展及本文总结  70-76
  7.1 最新研究进展  70-74
    7.1.1 转换后光消光比优化  70-71
    7.1.2 基于SOA-XGM的同相转换  71-73
    7.1.3 其他特性优化  73-74
  7.2 本文小结  74-76
参考文献  76-81
附录  81-82
致谢  82-83
作者硕士期间发表论文  83

基于SOA—XGM的全光波长转换器特性研究及其在混合WDM/OTDM光网络结点中的应用

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