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高速全光逻辑与全光存储的研究

发布时间:2018-01-18 05:21

  本文关键词:高速全光逻辑与全光存储的研究 出处:《天津大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:全光逻辑和全光存储是实现超高速、大容量光纤通信系统的关键技术,一直是国内外研究的热点。它克服了光纤通信中“光-电-光”转换而产生的“电子速率瓶颈”的限制,能够有效的缓解现有光网络中由于对数据信号进行处理而产生的网络阻塞,极大的提高光网络的处理速率。本论文的主要内容如下:(1)在传统的利用非线性光纤环镜(NOLM)结构实现的全光逻辑方案中,大多只考虑自相位调制效应和交叉相位调制效应对NOLM的的影响,本文通过数值仿真和理论分析,进一步研究了NOLM结构中偏振态、输入光偏振态、探测光偏振态对NOLM输出传输特性的影响。最后通过将两路40Gb/s的光信号输入NOLM中,通过调节偏振控制器,实现了“与”、“或”、“非”、“同或”、“异或”、“或非”等基础组合逻辑。验证了在单一的NOLM结构中,能够可重构的实现大部分的基础组合逻辑。(2)研究了利用高非线性光纤(HNLF)中的非线性偏振旋转(NPR)效应实现的全光逻辑方案。首先从理论上研究了在NPR效应的作用下,随着抽运光强度的变化,HNLF中探测光的两个偏振方向上的非线性相移量。在理论分析的基础上,将10Gb/s的两路光信号和一路直流光同时输入HNLF,并在输出端利用波分复用器和偏振分束器选择出不同波长和不同偏振态的光信号,在同一个器件中同时获得了多种逻辑功能,通过调节偏振控制器和偏振分束器,实现了“与”、“或”、“非”、“同或”、“异或”、“或非”等基础组合逻辑。通过不同基础逻辑的组合,实现了半加器、半减器等组合逻辑功能。(3)通过理论分析与实验研究了注入锁定的法布里-珀罗激光器(FP-LD)的输出功率特性与注入功率的关系,随着注入光波长失谐量的减小,输出双稳态曲线的迟滞曲线的门限宽度减小,消光比逐渐增加的关系。进一步,在实验中实现了对10Gb/s输入信号的2.5GHz光存储。验证了利用注入锁定法布里—珀罗激光器实现高速全光存储的可行性,在高速光纤通信领域具有极大的应用价值。
[Abstract]:All-optical logic and all-optical storage are the key technologies to realize ultra-high speed and large capacity optical fiber communication system. It overcomes the limitation of "electronic rate bottleneck" caused by "optical-electric-optical" conversion in optical fiber communication. Can effectively alleviate the existing optical network due to the processing of data signals caused by the network blocking. The main contents of this thesis are as follows: 1) in the traditional all optical logic scheme using nonlinear optical fiber loop mirror (NOLM) structure. Most of them only consider the effects of self-phase modulation and cross-phase modulation on NOLM. Through numerical simulation and theoretical analysis, the polarization state and input light polarization state in NOLM structure are further studied. Finally, two optical signals of 40 GB / s are input into NOLM, and the polarization controller is adjusted to achieve "and", "or". Basic combinational logic such as "no", "same or", "XOR", "or not". Verifies in a single NOLM structure. Reconfigurable implementation of most of the basic combinatorial logic. NPRs using nonlinear polarization rotation in HNLFs with high nonlinearity are studied. First, we study the NPR effect in theory. The nonlinear phase shifts in the two polarization directions of the detected light in HNLF are obtained with the variation of the pump intensity. Two optical signals of 10GB / s and one direct current light are input into HNLFs simultaneously, and different wavelength and different polarization state optical signals are selected by using wavelength division multiplexer and polarization beam splitter at the output end. A variety of logic functions are obtained simultaneously in the same device. By adjusting the polarization controller and the polarization splitter, the "and", "or", "no", "same or", "XOR" are realized. Basic combinatorial logic such as "or not". Through the combination of different basic logic, the semi-adder is realized. The relationship between the output power characteristics and the injection power of the injected Fabry-Perot laser (FP-LDD) is studied by theoretical analysis and experiment. The threshold width of the hysteresis curve of the output bistable curve decreases and the extinction ratio increases with the decrease of the wavelength detuning of the injected light. The 2.5GHz optical storage of 10Gb / s input signal is realized in the experiment, and the feasibility of using injection-locked Fabry-Perot laser to realize high-speed all-optical storage is verified. It has great application value in the field of high-speed optical fiber communication.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.11

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