光分组交换中基于FP-SOA的全光信号处理技术研究

摘要

在当前光网络的发展中，现有网络节点的光／电(电／光)处理能力的局限已经成为进一步扩大带宽的“瓶颈”，为了解决这一问题，引入了光分组交换。为了实现真正意义上的全光分组交换，全光信号处理技术的研究迫在眉睫。半导体光放大器(SOA．)与掺饵光纤放大器(EDFA)相比，具有体积小、功耗低、可集成等优点，而其中的法布里泊罗半导体光放大器(FP-SOA)具有一些特殊的增益特性，较为适合应用于全光信号处理技术中。本文主要针对FP-SOA的特性及其在光分组交换网络中全光信号处理方面的应用进行研究，主要工作内容如下： 1)基于SOA的载流子浓度的速率方程和光在SOA中传播的光场方程，并采用分段模型以及矩阵求解方程组等方法，建立了FP-SOA的数值模型，并通过仿真得到了FP-SOA的增益与载流子浓度和波长的关系特性。 2)提出了一种基于FP-SOA的增益特性来实现标签与净荷分离的全新方案，主要利用了FP-SOA增益与载流子浓度的依赖关系；提出了两套具体的实现方案并对它们分别进行了优化。方案一可实现对比度为9.5dB的标签提取和对比度为6.25dB的标签擦除；方案二可实现对比度为10.55dB的标签提取和对比度为6.45dB的标签擦除。 3)提出了一种基于FP-SOA的增益特性实现全光逻辑与门的新方案，主要利用了FP-SOA增益与载流子浓度的依赖关系；对方案的可行性进行进一步研究，发现信号在不同输入模式组合的情况下会呈现出不同的与门输出效果，并对此进行了分析与讨论；对输入信号的参数对系统性能的影响进行了分析。该方案的特点是采用全光处理方式，避免了电光转换的瓶颈，并且只需要一个FP-SOA来实现与门，原理简单，易于实现。

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文摘

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第一章绪论

1.1光分组交换及其关键技术

1.2全光信号处理技术

1.2.1标签与净荷分离技术

1.2.2光逻辑门技术

1.3本文的主要工作及章节安排

第二章FP-SOA模型的建立及特性分析

2.1引言

2.2 SOA的原理及两个重要参数

2.2.1 SOA的增益G

2.2.2 SOA的材料增益系数gm

2.3FP-SOA模型的建立

2.4 FP-SOA的特性分析

2.4.1FP-SOA的增益随载流子浓度变化特性

2.4.2FP-SOA的增益随波长变化特性

2.5本章小结

第三章基于FP-SOA的标签与净荷分离研究

3.1引言

3.2方案工作原理

3.3具体实现方案

3.3.1引言

3.3.2方案一

3.3.3方案二

3.4本章小结

第四章基于FP-SOA的全光逻辑与门研究

4.1引言

4.2工作原理及理论分析

4.3仿真结果与参数优化

4.3.1引言

4.3.2仿真实现与讨论

4.3.3参数优化

4.4本章小结

第五章全文总结

致谢

参考文献

作者攻硕期间取得的研究成果