基于光纤非线性效应的全光逻辑门研究

摘要

全光网络与传统的通信网相比具有不可比拟的优点,全光网要在光域上实现光信息的传输以及路由的交换,需要靠光器件来完成。光逻辑门是全光信号处理中的关键器件,在光分组交换、全光波长变换等方面具有重要意义。由于高非线性光纤的响应速度快、工作效率高,因此基于高非线性光纤的全光逻辑门得到了国内外研究的重视。
　　 本文重点研究了基于高非线性光纤实现全光逻辑门的技术,利用光纤中几种重要的非线性效应,对全光逻辑门的实现方案进行了仿真分析,主要研究内容如下:
　　 1.利用光纤的非线性偏振旋转效应,提出了实现高速全光“异或”门的新方案。通过光通信仿真软件Optisystem对此方案进行仿真验证,得到了10Gbit/s的全光“异或”门。并且讨论了信号速率、泵浦光功率、光纤非线性系数、光纤长度等参数对输出“异或”门性能的影响。
　　 2.利用光纤的交叉相位调制效应,提出实现高速全光“与”门的新方案。通过数值模拟,实现了10Gbit/s的全光“与”门,并研究了泵浦光功率、初始脉宽、信号波长对输出“与”门的影响,通过光仿真软件对全光“与”门进行仿真验证。改变信号的初始相位,利用光纤的交叉相位调制效应还可以得到全光“异或”门。在仿真结果中发现,由于相位不同的两路信号在干涉过程中相消不彻底,导致输出波形在“0”码处保留了残留余峰,严重影响了系统性能。为了抑制这些残留余峰,提出了一种基于光克尔开关效应的方法,有效地提高了系统性能。
　　 3.在实现全光“异或”门的基础上,通过基本的逻辑运算,可以得到全光“或”门,通过光仿真软件对全光“或”门进行仿真验证,并对仿真结果进行分析。