QD-SOA波长转换及逻辑运算特性的研究

发布时间：2017-12-10 22:15

  本文关键词：QD-SOA波长转换及逻辑运算特性的研究

  更多相关文章： 量子点半导体光放大器 交叉增益调制 波长转换器 半减器 半加器

【摘要】：随着互联网和通信技术的进步,通信网络逐渐向高效、快速、低成本、大容量发展。全光网络可以克服节点间光/电/光的电子转换瓶颈,提高光纤宽带利用率且通信成本低,信息容量大,具有巨大的发展潜力。量子点半导体光放大器(quantum-dot semiconductor optical amplifier,QD-SOA)作为全光网络重要器件具有增益大、线宽增强因子低及门限电流小等优点,被广泛应用在波长转换器、逻辑运算器中。全光波长转化器和全光逻辑器件已成为全光网络中不可或缺的重要组成部分。消光比(extinction,ER)和Q因子可以很好的反映输出波形的质量,因此可以作为衡量波长转换器、半减器、半加器性能的指标。本文主要内容有以下几点:1.介绍了全光网络和全光网络技术,讨论了量子点的概念和QD-SOA的工作原理。引入了基于QD-SOA的波长转换器和逻辑运算器。2.简单介绍了求解速率方程的牛顿法和四阶龙格库塔法。借助QD-SOA的静态模型和动态模型,分析了不同的注入电流、有源区长度下QD-SOA的静态增益随注入光功率的变化,并且研究了载流子在有源区内的分布情况。仿真结果表明适当增加注入电流、有源区长度可以获得较大的增益,载流子浓度在有源区内的分布是逐段减少的,输出光功率是逐段增加的。3.基于QD-SOA-XGM实现了波长转换的功能,通过改变注入电流、泵浦光功率(pump power)、探测光功率(probe power)、线宽增强因子和泵浦光脉冲宽度来研究波长转换器的转换光消光比ER和啁啾的变化趋势。仿真结果表明,选择适当大小的泵浦光功率、探测光功率、注入电流、线宽增强因子、泵浦光脉冲宽度可以获得较大的消光比ER和较小的啁啾,即得到较好的输出波形。4.基于QD-SOA-XGM实现了半减器逻辑运算功能。输出光的Q因子和消光比ER能很好的反映输出光中逻辑“1”和逻辑“0”之间的差值,差值越大波形越好,逻辑“1”之间差值越小,波形越完善,所以可以把输出光的Q因子和消光比ER作为衡量半减器性能的指标。通过改变输入的泵浦光功率、探测光功率、注入电流密度和脉冲宽度找到能取得较高Q因子和消光比ER的输入参数,仿真结果表明在泵浦光为14dBm,探测光为-9d Bm,注入电流密度为22A/cmK,脉冲宽度为2ps条件下,半减器性能较好。5.基于QD-SOA-XGM实现了半加器逻辑运算功能。输出光Q因子和消光比ER可以很好的反映输出波形的逻辑“1”和逻辑“0”的差异,所以可以用Q因子和消光比ER作为衡量半加器性能的指标。根据半加器的结构进行仿真,改变输入的泵浦光功率、探测光功率、注入电流密度和脉冲宽度找到使Q因子和消光比ER达到较大值的输入参数。仿真结果表明在泵浦光功率为15dBm,探测光功率在-9dBm,注入电流密度为22A/cmK,脉冲宽度为2ps条件下,可以获得较好的输出波形,半加器性能较好。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1;TN722

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