高速全光逻辑与全光存储的研究

摘要

全光逻辑和全光存储是实现超高速、大容量光纤通信系统的关键技术，一直是国内外研究的热点。它克服了光纤通信中“光-电-光”转换而产生的“电子速率瓶颈”的限制，能够有效的缓解现有光网络中由于对数据信号进行处理而产生的网络阻塞，极大的提高光网络的处理速率。本论文的主要内容如下：
　　（1）在传统的利用非线性光纤环镜（NOLM）结构实现的全光逻辑方案中，大多只考虑自相位调制效应和交叉相位调制效应对NOLM的的影响，本文通过数值仿真和理论分析，进一步研究了NOLM结构中偏振态、输入光偏振态、探测光偏振态对NOLM输出传输特性的影响。最后通过将两路40Gb/s的光信号输入NOLM中，通过调节偏振控制器，实现了“与”、“或”、“非”、“同或”、“异或”、“或非”等基础组合逻辑。验证了在单一的NOLM结构中，能够可重构的实现大部分的基础组合逻辑。
　　（2）研究了利用高非线性光纤（HNLF）中的非线性偏振旋转（NPR）效应实现的全光逻辑方案。首先从理论上研究了在NPR效应的作用下，随着抽运光强度的变化，HNLF中探测光的两个偏振方向上的非线性相移量。在理论分析的基础上，将10Gb/s的两路光信号和一路直流光同时输入HNLF，并在输出端利用波分复用器和偏振分束器选择出不同波长和不同偏振态的光信号，在同一个器件中同时获得了多种逻辑功能，通过调节偏振控制器和偏振分束器，实现了“与”、“或”、“非”、“同或”、“异或”、“或非”等基础组合逻辑。通过不同基础逻辑的组合，实现了半加器、半减器等组合逻辑功能。
　　（3）通过理论分析与实验研究了注入锁定的法布里-珀罗激光器（FP-LD）的输出功率特性与注入功率的关系，随着注入光波长失谐量的减小，输出双稳态曲线的迟滞曲线的门限宽度减小，消光比逐渐增加的关系。进一步，在实验中实现了对10Gb/s输入信号的2.5GHz光存储。验证了利用注入锁定法布里—珀罗激光器实现高速全光存储的可行性，在高速光纤通信领域具有极大的应用价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1光纤通信技术发展概述

1.2全光信号处理的究意义

1.3全光信号处理的研究现状

1.4本论文的主要工作和内容

第二章 基于NOLM的可重构全光逻辑门技术研究

2.1引言

2.2基于NOLM的全光逻辑基本原理

2.3实验结果及其分析

2.4本章小节

第三章 基于HNLF的NPR效应的全光逻辑门技术研究

3.1引言

3.2基于HNLF中的NPR效应的全光逻辑门原理介绍

3.3实验及结果分析

3.4本章小节

第四章 基于FP-LD注入锁定双稳态特性的光存储

4.1 引言

4.2 FP-LD的光存储原理

4.3实验及结果分析

4.4 本章小节

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2不足与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢