基于相干布居振荡的有源介质中快慢光研究

发布时间：2017-12-11 06:11

  本文关键词：基于相干布居振荡的有源介质中快慢光研究

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【摘要】：快慢光效应利用某种物理机理调控光信号群延时,可作为可控光延迟线,在光域中实现高速信号的快速、精确同步,避免了信号在电域内完成同步后的电光转换过程,是高速全光网和全光信号处理的关键技术之一。快慢光的物理机理及其实现方案有很多,其中相干布居振荡技术(CPO)具有常温下易于实现、结构简单等优势。CPO是光与物质之间的相互作用,使得输入信号光的光谱产生烧孔,不同有源介质中光谱烧孔的带宽不同,主要受到激发态载流子的寿命限制。本文研究了掺铒光纤(EDF)和半导体光放大器(SOA)中周期性调制信号的CPO受限快慢光效应,以及SOA中突破CPO限制的单脉冲和RZ-PRBS数据包的快慢光现象,研究成果对于可控延时和数据比特的精确同步的实现,具有重要的理论价值与应用前景。本文的主要创新工作如下：1.基于相干布居振荡的机理,研究任意波形的周期调制信号光在EDF和SOA中的传输特性,得到信号光在经过这两种有源介质后产生的时延。指出了现有快慢光度量方法中对参考点选择的依赖性,提出了基于基频相对延时量的快慢光评价方法,同时提出了信号光在有源介质中传输后输出探测信号光的失真评价方法,利用新的评价方法对EDF中的快慢光现象进行了研究,得到了失真度和基频相对延时量。提出了适用于高速和低速调制信号的EDF和SOA的快慢光实验方案,并成功实现了低频1KHz和高频1GHz调制信号的快慢光,研究了影响相对延时量变化的输入光功率、泵浦、增益等因素。2.首次对方波信号在有源介质中的快慢光现象进行了研究,分析了基频和高次谐波相对延时量的关系,小信号输入时,得到了EDF中的基频相对延时量和高次谐波的相对延时量以及对应调制频率之间的关系。将信号的相对延时量和失真度之比定义为Q因子,用于综合评价快慢光在信号处理和光通信应用中的最佳参数条件。分析了EDF和SOA作为可调延迟器件时的优缺点,给出了EDF和SOA作为慢光延迟器件的适用条件。3.首次采用SOA和带通滤波器(BPF)串联结构,实现了序列长度为27-1位,占空比为20%,脉宽为100 ps,RZ-PRBS数据包的可调延时,延时调节范围达到了145.6 ps。研究表明,当数据包光谱的蓝移边带被抑制时,随着SOA注入电流增大,数据包出现快光现象：当数据包光谱的红移边带被抑制时,数据包出现慢光现象。因此,调谐信号光中心波长,使处于滤波器不同位置时,可实现数据包快慢光时延的连续调控。4.利用SOA和带通滤波器(BPF)串联的方案实现了100ps单脉冲信号的可调延时,分析了SOA的注入电流和BPF的滤波作用对脉冲信号相对延时量的影响,入射光中心波长不变的情况下,改变SOA注入电流得到最大时间超前42.6 ps和最大时间延时99.6 ps;固定SOA的注入电流500 mA,改变入射波长可实现单脉冲信号延时调节范围达到165 ps。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O437

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本文编号：1277459