基于QD-SOA-XGM的全光逻辑门研究

发布时间：2024-02-15 04:41

　　光纤通信的迅速发展得益于光纤传输的独特优势。全光网可以提高光纤传输速率,并能够充分利用光纤的带宽容量,其中必不可缺的器件是全光波长转换器和全光逻辑门。量子点半导体光放大器(Quantum-dot Semiconductor Optical Amplifier,QD-SOA)优良的非线性特性使其在全光信号处理中得到广泛关注。本文基于QD-SOA的三维受限理论模型,对求解光场基本传输方程和三能级跃迁速率方程使用分段法、牛顿法和四阶龙格-库塔法,并应用交叉增益调制效应(Cross-Gain Modulation,XGM)进行数值模拟仿真,分析了QD-SOA的增益饱和特性。在波长转换方面讨论了基于QD-SOA-XGM的全光波长转换器转换过程中的增益恢复时间和转换效率。本文还应用QD-SOA的XGM效应建立了QD-SOA级联结构的全光逻辑与门和QD-SOA并联结构的全光逻辑与非门的仿真模型,并模拟仿真了两种全光逻辑门的输出性能。主要内容如下:1.对全光波长转换器和全光逻辑门的背景、实际应用及国内外研究现状等做了简要说明,并概括了基于不同效应的实现方案。2.在利用QD-SOA的光场传输方程和载流子...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 QD-SOA型波长转换器
    1.3 QD-SOA型全光逻辑门
    1.4 本文的工作安排
第2章 QD-SOA的基本原理
    2.1 引言
    2.2 QD-SOA的理论模型
        2.2.1 QD-SOA的工作原理
        2.2.2 QD-SOA的静态模型
        2.2.3 QD-SOA的仿真过程
    2.3 QD-SOA的增益特性
    2.4 本章小结
第3章 QD-SOA-XGM型波长转换器
    3.1 引言
    3.2 波长转换仿真结果
    3.3 增益恢复时间
        3.3.1 注入电流与GRT的关系
        3.3.2 最大模式增益与GRT的关系
        3.3.3 有源区宽度与GRT的关系
        3.3.4 WL到ES的跃迁时间与GRT的关系
        3.3.5 ES到GS的跃迁时间 与GRT的关系
    3.4 转换效率
        3.4.1 探测光功率与转换效率的关系
        3.4.2 泵浦光功率与转换效率的关系
        3.4.3 脉冲宽度与转换效率的关系
        3.4.4 最大模式增益与转换效率的关系
    3.5 本章小结
第4章 QD-SOA-XGM型全光逻辑与门
    4.1 引言
    4.2 工作原理
    4.3 QD-SOA各参数对与门输出效果的影响
        4.3.1 峰值功率对逻辑与门性能的影响
        4.3.2 有源区宽度对逻辑与门性能的影响
        4.3.3 注入电流对逻辑与门性能的影响
        4.3.4 最大模式增益对逻辑与门性能的影响
        4.3.5 损耗系数对逻辑与门性能的影响
    4.4 参数选择后结果对比分析
    4.5 本章小结
第5章 QD-SOA-XGM型全光逻辑与非门
    5.1 引言
    5.2 工作原理
    5.3 QD-SOA各参数对与门输出效果的影响
        5.3.1 峰值功率对逻辑与非门性能的影响
        5.3.2 有源区宽度对逻辑与非门性能的影响
        5.3.3 注入电流对逻辑与非门性能的影响
        5.3.4 最大模式增益对逻辑与非门性能的影响
        5.3.5 损耗系数对逻辑与非门性能的影响
    5.4 参数选择后结果对比分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
在读期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3899223