基于光纤光栅非线性的全光开关和逻辑门研究

发布时间：2021-04-25 10:26

　　在当今通信技术迅猛发展的情形下,全光信号处理以其在波分复用系统中高速度、大容量的特点赢得了广泛的关注。全光通信网络大量采用无源光器件,替代了原有昂贵的光电转换器件,具有低成本、低损耗等优点。在解决通信冲突时全光开关和逻辑门是最关键的处理器件。在目前相关光器件中,光纤光栅以其体积小,便于与光纤连接,损耗低,并拥有成熟的制备技术以及较好的非线性特性等优势,受到了广泛的关注。基于光纤光栅的全光开关和逻辑门在应用方面有较大的潜力。本文研究了基于光纤光栅的全光开关和全光逻辑门。从光纤光栅的非线性耦合模方程出发,研究了单束连续光和脉冲光在光纤光栅中的窄带反射特性和克尔效应引起的非线性现象；讨论分析了信号脉冲宽度对输出脉冲形状的影响,提高了消光比。通过加入泵浦脉冲,能够有效的降低开关阈值功率。研究了多种切趾函数对开关性能影响,通过对反射谱的形状和脉冲透过率综合考虑,选择适当的切趾函数,减小了开关稳定时间,大大提高开关稳定性。在基于交叉相位调制的非线性研究中,引入点缺陷,并对缺陷数量和缺陷宽度进行分析,最终得到约为11GW/cm2的全光开关阈值功率密度,相比已报道的全光开关阈值功率密度27GW/cm2... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 光纤光栅发展状况
    1.3 光纤光栅的分类
        1.3.1 按光纤光栅的周期分类
        1.3.2 按光栅轴向折射率分布分类
    1.4 全光开关研究概况
        1.4.1 布拉格光纤光栅全光开关
        1.4.2 相移光纤光栅全光开关
        1.4.3 光子晶体全光开关
    1.5 全光逻辑门研究简介
        1.5.1 基于半导体光放大器（SOA）的全光逻辑门
        1.5.2 基于非线性光纤的全光逻辑门
        1.5.3 其他类型的全光逻辑门
    1.6 本论文工作
第二章 光纤光栅的耦合模方程及数值解法
    2.1 光纤的非线性特性
    2.2 光纤光栅耦合模理论
        2.2.1 布拉格衍射条件
        2.2.2 线性耦合模方程
        2.2.3 非线性耦合模方程
    2.3 非线性耦合模方程数值解法
    2.4 非线性耦合模方程的有限差分求解法
        2.4.1 仿真模型建立
        2.4.2 隐式龙格-库塔算法
第三章 基于光纤光栅的全光开关特性研究
    3.1 光栅开关效应基本特性分析
        3.1.1 光栅中光的传输与反射
        3.1.2 单束脉冲克尔效应
        3.1.3 泵浦光的克尔效应
        3.1.4 切趾函数的影响
    3.2 脉冲宽度对输出光的影响
    3.3 信号稳定时间
    3.4 开关功率仿真分析
        3.4.1 相移光栅和均匀光栅开关功率比较
        3.4.2 均匀光栅的开关功率
    3.5 点缺陷的引入
第四章 基于光纤光栅的全光逻辑门
    4.1 全光逻辑门设计
    4.2 光栅透射脉冲的相移
        4.2.1 自相位调制研究
        4.2.2 交叉相位调制研究
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤慢光与全光通信技术[J]. 陈伟,李诗愈,陆培祥.  光通信研究. 2009(01)
[2]全光网——光通信的发展方向[J]. 陈荣华,熊剑峰,吴芸.  江西通信科技. 2006(03)
[3]掺镱相位位移光纤光栅的全光开关[J]. 郭勇,黄永清,陈雪,任晓敏.  中国激光. 2002(12)
[4]超高速半导体全光开关技术[J]. 赵旭,王明华.  光通信研究. 2001(01)
[5]基于光纤光栅和光纤环形镜的波长选择开关[J]. 赵浩,瞿荣辉,方祖捷.  光学学报. 2000(10)
[6]利用单个液晶光阀实现的光学逻辑门[J]. 袁石夫,赵世杰,张学如,陈历学,宋立权,曹必成.  中国激光. 1994(02)

硕士论文
[1]相移光栅和光纤光栅非线性特性的研究[D]. 伏圣坤.北京邮电大学 2010



本文编号：3159220