基于交叉增益调制效应的全光逻辑器件研究

摘要

全光信号处理在高速光通信网络和光计算中有广泛应用，而全光逻辑门是光信号处理中的关键器件，是实现光分组交换、光计算和未来高速大容量光传输的关键器件。半导体光放大器因为具有体积小、工作波长范围宽、响应时间短及良好的非线性特性等优点，十分适合用来实现全光逻辑功能，成为研制高速全光逻辑器件的首选。本文基于SOA中的交叉增益调制效应实现全光半减器这一逻辑功能，并对这种半减器做了深入的理论研究，具体内容如下：
　　（1）介绍了全光逻辑器件的研究背景及其重要意义，较为全面地概述了几类基于SOA中非线性效应的全光逻辑门和国内外研究状况。
　　（2）研究了SOA用于全光信号处理的理论基础，推导了SOA中最基本的光场传输方程和载流子速率方程，分析了各种非线性效应的原理及其应用，总结了迄今为止几种常用的SOA理论模型及其各自的适用范围。
　　（3）介绍了本方案采用的数学模型，分析了SOA的静态增益特性和动态增益特性。
　　（4）提出了基于SOA中XGM效应的全光半减器方案，通过数值模拟的方法进行仿真，分析了输入泵浦光功率、探测光功率和SOA注入电流的变化对输出逻辑“1”峰值光功率的影响。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3论文章节安排

第二章 SOA基本方程与常用模型介绍

2.1 SOA的基本方程和非线性效应

2.2常用的SOA模型简介

2.3本章小结

第三章 SOA分段模型与增益特性分析

3.1分段模型

3.2 SOA的静态增益特性

3.3 SOA的动态增益特性

3.4本章小结

第四章 XGM型全光半减器的数值模拟与性能分析

4.1工作原理

4.2半减器仿真结果

4.3性能分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 论文计算中所用参数值

致谢