超快非线性干涉仪（UNI）的理论和实验研究

摘要

全光网络的高速发展对信号的长距离传输提出了更高的要求，光信号在长距离传输过程中，各种不利因素将导致信号质量变差，限制了系统的传输速率和距离。全光3R(Re-amplifying，Re-shaping，Re-timing)再生技术能够很好的解决这一问题，而光判决是全光3R再生的核心部分。本论文就光判决所采用的超快非线性干涉仪(UNI)方案主要展开了以下几方面的工作： 1、分析和比较了几种现有的光判决方案的基本原理，对各自的特点进行了阐述，并比较了各个方案的优缺点和发展前景。 2、对半导体光放大器(SOA)进行了较为详细的理论分析，并用数值模拟方法求解了它的增益传输方程，研究了它的增益响应及其恢复特性，讨论了SOA在各参数改变时它的增益变化情况，进行了40Gbit/s的基于SOA波长变换实验，讨论了各参数变化时输出波形的变化，重点讨论了在输出端加一个窄带光学滤波器对改善输出波形的作用，实验和理论都表明在输出端加一个窄带光学滤波器是一种改善输出波形、减少码型效应的有效方案。 3、从理论上分析了UNI的基本原理，通过数值模拟分别讨论了SOA增益响应、XPM效应以及控制脉冲对UNI窗口的影响，对其开关特性有了较为深入的分析，为实验奠定了很好的理论基础。 4、进行了40Gbit/s的UNI全光判决实验，表明实验结果和理论是相符合的。

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第一章绪论

1.1光通信技术的历史回顾

1.2全光3R再生系统

1.3光开关的分类和发展现状

1.3.1光开关的主要性能参数

1.3.2各种开关综述

1.4本章小结

第二章半导体光放大器(SOA)的特性分析

2.1引言

2.2 SOA概述及其应用

2.2.1 SOA基本结构和原理

2.2.2 SOA的应用

2.2.3 SOA的优点

2.3 SOA的增益特性和传输函数

2.3.1 SOA增益特性

2.3.2 SOA载流子

2.3.3载流子寿命与有效载流子恢复时间

2.3.4 XGM与XPM效应

2.4基于SOA的40Gbit/s波长变换实验及模拟

2.4.1波长变换的软件模拟

2.4.2 40Gbit/s的波长变换实验研究

2.5本章小结

第三章光开关的理论模型和数值模拟

3.1超快非线性干涉仪(UIN)光开关的基本原理

3.2琼斯矩阵分析

3.3传输函数分析

3.4 SOA对控制脉冲的增益响应

3.5 UNI开关的数值模拟

3.5.1控制光的影响

3.5.2连续光的影响

3.5.3 SOA驱动电流的影响

3.5.4 SOA线宽增强因子的影响

3.6本章小结

第四章超快非线性干涉仪(UNI)的实验分析

4.1 40Gbit/s的超快非线性干涉仪(UNI)实验

4.2不同参数条件下40Gbit/s的UNI实验

4.2.1改变控制光功率对开关窗口的影响

4.2.2改变连续光功率对开关窗口的影响

4.2.3改变SOA电流对开关窗口的影响

4.2.4偏振控制器PC的影响

4.3本章小结

参考文献

科研和发表论文情况

致谢