基于光纤中非线性效应的全光逻辑门研究

发布时间：2021-06-18 14:36

　　光逻辑器件在光存储、光计算、光交换及光网络中具有广泛的应用,响应速度是光逻辑器件的重要性能指标。目前,国内外研究重点主要集中在利用半导体光放大器（SOA）的非线性特性实现光逻辑门,但受到载流子增益恢复速率的限制,基于SOA的光逻辑门响应速率仅几十Gbit/s,而高非线性光纤因其具备响应速度快,所需输入功率低,工作效率高,功耗小及良好的非线性特性等优点,实现的光逻辑门可以达到Tbit/s的超快响应,因此高非线性光纤很适合用来制作全光逻辑器件。本文以光脉冲在非线性光纤中的传输方程为出发点,对光纤中的非线性效应进行了理论分析,并数值模拟和实验仿真了几种全光逻辑门。具体工作如下:1.在查阅国内外文献的基础上,阐述了全光逻辑门的研究背景和意义,概括了全光逻辑门的研究现状和实现方案。并根据实验室具体条件,选取了基于光纤中非线性效应的全光逻辑门作为研究对象。2.从非线性薛定谔方程出发,探讨了光纤中的自相位调制、交叉相位调制等几种非线性效应对光脉冲在光纤介质中传输时的影响。3.研究了基于光纤中交叉相位调制效应的全光逻辑“与门”。分析了这种方案的工作原理,利用Matlab软件编程,进行数值模拟,得到了1... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于SOAFWM的全光逻辑“与门”示意图

图1 1 基于SOA FWM的全光逻辑“与门”示意图信号光 B，是两路偏振态相同，波长分别为1λ 、2λ ，频率OA 后，在满足一定的条件下，由于 SOA 的四波混频效应或212 f f的共轭光，对应的新波长为12λ 。当信号光 A 和部发生 FWM 效应，才能产生由于 FWM 效应而得到的新进行滤波，则输出为信号 A 和 B 的逻辑“与”，所以实现OA XGM 的全光逻辑“异或门”[7,16,18]

A 和 B 的“异或”，实现了全光逻辑“异或门”。基于 SOA 自身非线性效应实现的全光逻辑门，优点是集成性好，信号输出的质量高，比度高，能同时处理多个输入信号。缺点是，对偏振敏感，必须严格控制光的偏振态，且功率转换的效率也不理想。另外，基于半导体光放大器其他非线性效应实现的全光逻辑门也有其各自的优势，也在一定的竞争力。(2) 基于半导体光放大器干涉仪的全光逻辑门基于半导体光放大器干涉仪的全光逻辑门是目前的一个研究热点，其优势在于速度，功耗低，波形系数小等。根据使用的干涉仪的数量，可将这种逻辑门分为两类：基于光纤干涉仪的全光逻辑门基于集成干涉仪的全光逻辑门。前者主要是利用半导体光放大器的交叉相位调制效应，型代表是超快非线性干涉仪(UNI)，工作原理如图 1 3 所示[15,16,19,20]。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于高非线性光纤的40Gbit/s全光与门[J]. 周敏娟,马叶新.  舰船电子工程. 2008(12)
[3]几种全光逻辑门浅析[J]. 惠战强.  光机电信息. 2008(06)
[4]基于单个半导体光放大器的高速多功能逻辑门[J]. 董建绩,张新亮,王阳,黄德修.  物理学报. 2008(04)
[5]基于SOA非线性的全光逻辑运算的理论研究[J]. 王会军,伦秀君,何敬锁,张宁.  半导体技术. 2007(07)
[6]基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的研究[J]. 赵婵,张新亮,董建绩,黄德修.  物理学报. 2006(08)
[7]基于马赫-曾德尔干涉仪的全光逻辑异或门理论研究[J]. 潘炜,邹龙方,罗斌,邹喜华.  光学精密工程. 2005(03)
[8]非线性一维光子晶体波导光双稳[J]. 陈明,李淳飞,马少杰,徐迈,王维彪,夏玉学.  发光学报. 2004(06)
[9]基于级联半导体光放大器中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门[J]. 王颖,张新亮,黄德修.  中国激光. 2004(12)
[10]超短脉冲光纤激光器新进展及其应用[J]. 黄绣江,刘永智,隋展,李明中,陈海燕,林宏奂.  应用光学. 2004(06)

博士论文
[1]光分组网中的全光信号处理技术研究[D]. 牛长流.北京邮电大学 2006

硕士论文
[1]基于SOA非线性的全光逻辑门的理论与实验研究[D]. 王会军.北京化工大学 2007
[2]基于高非线性光纤的全光逻辑门[D]. 周敏娟.华中科技大学 2007
[3]基于SOA的全光逻辑门[D]. 赵婵.华中科技大学 2006
[4]光纤非线性效应及其对光纤通信系统的影响[D]. 郭建民.大连理工大学 2000



本文编号：3236838