WDM系统中相干粒了了数震荡效应诱导的慢光现象

摘要

目前的光通信系统是光电并存的，而非全光通信系统。如果光信号不转换到电信号，将很难进行存储、交换、路由等处理。慢光(Slow light)效应由于具有使光速变慢而且可控的性质，可以用于构造光纤延时器、光缓存、光开关、光交换机与光路由等光器件，这些器件将是解决全光光纤通信系统和全光网络中路由和交换问题的核心器件。因此，慢光技术也成为未来实现全光网的关键性技术之一。
　　 利用相干粒子数震荡(CPO)效应实现慢光具有延迟时间长的特点，是一种行之有效的慢光实现方法。但在现有的利用CPO效应实现慢光的工作中，基本上所有的理论和实验工作都处理的是探测光与原子能级精确共振的情形。而在实际WDM系统中，所有信道中只有一个信道是与掺铒光纤中铒离子的能级共振的，其它信道都处于非共振的情况。除非逐一对每个信道实行波长转换，否则除一个信道外的其它所有信道都只能处于非共振的情况。因此，研究非共振情况下的慢光成为必需。
　　 本文采用了相干粒子数震荡(CPO)效应实现慢光，并对该效应在产生慢光时的群折射率、时延、带宽、延迟带宽积、色散以及非线性等理论进行推导和分析，通过使用matlab仿真得出CPO效应诱导慢光的特性(包括群折射率、时延、带宽以及延迟带宽积)，并根据仿真结果分析总结出CPO效应诱导慢光的的特点，最后，以高斯脉冲为研究对象分析光在介质中的传输过程。
　　 本论文的创新之处在于：在理论上将CPO效应的研究范围由以往的共振区域拓展到非共振区域的一般情况，发展出既适用于共振条件又适用于非共振条件的CPO效应诱致慢光的一般理论。并对共振与非共振条件下的慢光现象仿真，对其结果进行对比分析。我们的研究发现：在适当的条件下，一些非共振区域的时延较共振条件下的时延更长。针对基于CPO效应的慢光具有的时间延迟长、但带宽相对较窄的特点，我们讨论了慢光的带宽问题，仿真出相应于各个WDM波长的时延与带宽，并得到时延带宽积。我们的研究发现：当探测光处于与原子能级非精确共振的状态时，系统的带宽有可能被提高。