基于半导体光放大器四波混频波长转换的理论研究

本文对基于半导体光放大器四波混频效应的波长转换作了理论分析,得到了波开转换效率与半导体光放大器特性参数以及注入泵浦光功率等关系的解析表达式,通过数学模拟表明,波长转换效率受到泵浦光功率的饱和功率等参数的影响。本文结果将为波长转换器的合理设计提供了理论依据。     

基于QD-SOA的波长转换特性的消光比研究

在量子点半导体光放大器（QD-SOA）的静态模型基础上,建立了动态模型。讨论了基于QD-SOA的交叉增益调制(XGM)的波长转换特性原理。采用细化分段方法及四阶龙格-库塔法求解速率方程及光场传输方程,给出了变换前后的波形对照。通过改变QD-SOA的自身及外部参数,讨论了输出探测光消光比的影响因素,结果表明增大泵浦光功率、减小探测光功率、增大注入电流及有源区长度都可以增大消光比,从而能够增强信号的抗干扰能力。     

影响DFB-LD的非简并四波混频效率的因素研究

由DFB激光器的非简并四波混频(HNDFWM)数值模型,基于耦合波方程进行数值计算,讨论了影响四波混频效率的因素:失谐频率、泵浦光输出功率、DFB-LD的耦合系数及DFB-LD腔长.计算结果表明增大泵浦光功率、减小耦合系数、增加腔长能有效提高四波混频效率.     

适用于PolSK调制的FWM型全光波长转换器

文章提出了一种利用半导体光放大器(SOA)中的四波混频(FWM)效应、适用于偏振移位键控(PolSK)调制的全光波长转换器方案.注入的辅助光可以缩短SOA增益恢复时间,增大饱和功率,提高波长转换效率.通过数值模拟从理论上实现了这种全光波长转换器,研究了输入泵浦光、信号光和辅助光功率对全光波长转换器输出特性的影响.     

ROF系统中基于四波混频的全光波长变换的研究

理论分析了基于四波混频(FWM)实现ROF(光载射频系统)全光波长变换.在分析基于高非线性光纤中FWM效应实现全光波长转换的基础上,指出影响转换效率的主要因素,讨论了提高转换效率的几种方法,采用提高非线性系数、光纤长度、调整泵浦光的功率以及信号光和泵浦光偏振方向之间的关系可以有效地提高基于FWM的波长变换效率,从而为在ROF系统中高效实现波长变换技术提供了依据.同时通过仿真实验,验证了已有的理论分析.     

基于半导体光放大器的四波混频型全光波长转换器

本文报道了基于自行研制的半导体光放大器（SOA）的四波混频（FWM）型全光波长转换,采用环型腔掺铒光纤激光器（EDFL）作为泵浦源,实现了转换波长的连续可调。并就波长转换间距、光放大器的小信号增益和输入泵浦光功率对转换效率的影响进行了理论与实验分析,结果表明高的SOA增益和较大的输入泵浦光功率须利于转换效率的提高。     

10 Gbit/s四波混频型全光波长转换器的实验研究

利用自行研制的半导体光放大器(SOA)对四波混频(FWM)型波长转换器进行了实验研究。在10Gbit / s调制速率下,频率失谐达500GHz时仍现察到理想效果的四波混频型波长转换现象。研究了输出端各波形调制格式的关系,结果验证了基于半导体光放大器四波混频型波长转换中,泵浦光与信号光功率之间的关系对转换结果有直接影响。     

半导体光放大器增益特性对四波混频波长转换效率的影响

本文建立了包括增益压缩、增益波动的基于半导体光放大器四波混频波长转换的理论模型．讨论了泵浦光、信号光、转换光的增益差异以及增益压缩对波长转换的影响．结果表明,处在增益峰值的泵浦光和小的增益压缩率,有助波长转换效率的提高．     

基于光纤四波混频效应的2R全光再生方法研究

提出了一种基于光纤中四波混频(FWM)效应实现对光信号的再放大和再整形的2R再生功能的方法,分析了该方法的工作原理,设计了一种基于光纤FWM效应实现光信号2R再生的光纤传输仿真系统。仿真结果表明,2R再生信号良好,系统Q值达到21.59,验证了该方法的可行性。所设计的2R再生方案中,泵浦光的波长与功率是影响FWM效率和2R再生性能的主要因素,对其进行了扫参研究,得出泵浦波长为1 548nm、功率为40dBm时,2R再生性能最优。     

相位编码全光AND逻辑门的研究

基于SOA-MZI波长变换器实现OOK格式信号的相位编码,同时利用半导体光放大器的简并四波混频效应提出了相位编码逻辑与门的实现方案。利用半导体光放大器的分段模型对提出的方案进行了仿真验证,结果表明提出的方案能够实现相位编码信号的全光逻辑与操作。     

全光逻辑异或门相位差特性研究

为了改善全光逻辑门的相位差特性,对全光逻辑异或门的相位差进行了研究。采用细化分段模型对量子点半导体光放大器的动态过程进行建模,利用牛顿法和4阶龙格-库塔法求解三能级跃迁速率方程以及光场传输方程,实现了基于量子点半导体光放大器马赫-曾德尔干涉仪结构的全光逻辑异或门;研究了有源区长度、最大模式增益、输入抽运光功率以及输入抽运光脉冲宽度对通过干涉仪两臂探测光相位差的影响,同时讨论了探测光的相位差与输出光功率的关系。结果表明,增大有源区长度、最大模式增益以及输入抽运光功率,均能使探测光相位差增大;随着抽运光脉冲宽度增大,探测光相位差先增大而后趋于平缓,之后不断减小;有源区长度为2.0mm、最大模式增益为3000m-1、输入抽运光功率为5dBm、抽运光脉冲宽度为1.0ps时,最大相位差增加至0.3277π;随着探测光相位差增大,输出光功率增大;通过优化参量可以增大探测光的相位差,而输出光功率会随着探测光相位差的增大而增大。该研究为提高转换信号质量提供了参考。     

基于QD-SOA交叉相位调制全光逻辑或门啁啾特性的研究

利用马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)结构实现了基于量子点半导体光放大器(Quantum-Dot Semiconductor Optical Amplifier,QD-SOA)交叉相位调制(Cross-Phase Modulation,XPM)全光逻辑或门。变换光啁啾在一定程度上影响系统的传输性能与输出波形,通过求解跃迁速率方程,建立QD-SOA仿真模型,研究全光逻辑或门的啁啾特性,并仿真分析了有源区长度、背景光功率、脉冲宽度以及注入电流对啁啾的影响。结果表明:有源区长度设置在1.0~2.0 mm、背景光功率设置在小于0 dBm、脉冲宽度设置在1.0 ps左右,QD-SOA-XPM全光逻辑或门的性能较好。     

InGaAsP/InP optoelectronic exclusive-OR (XOR) gate operating with optical inputs and outputs

An optoelectronic exclusive-OR (XOR) gate operating with optical inputs and outputs was fabricated. The gate is based on an optoelectronic bistable switch consisting of a light emitting diode (LED) and a heterojunction phototransistor (HPT). The inverter function indispensable for the XOR logic is attained optically by connecting an additional HPT to the bistable switch in parallel. Successful operation of the XOR logic was demonstrated.<>     

基于RTD的新型全加器设计

单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)是基于共振隧穿二极管(RTD)电路的一个重要逻辑单元,非常适合阈值逻辑电路设计。由MOBILE可以构成阈值逻辑门(TG)和广义阈值逻辑门(GTG)等阈值逻辑电路。本文通过将三变量异或函数转化为较简单、理想的GTG输入输出函数形式,设计了由GTG构成的新型三变量异或门,并利用该三变量异或门设计了新型的全加器。通过HSPICE仿真和性能比较,该全加器不仅器件数量少,输出延时短,而且能达到较高的工作频率、更小的电路功耗与功耗-延迟积。     

基于PolSK调制格式的FWM型全光比较器

文章提出了一种利用偏振移位键控(PolSK)信号光,基于半导体光放大器(SOA)中的四波混频(FWM)效应的超快全光比较器方案.该方案由于采用了功率恒定的PolSK信号光,可以消除SOA中的码型效应.通过数值模拟,研究了两输入信号光功率、SOA注入电流以及有源区长度对超快全光比较器输出特性的影响.     

基于逻辑运算的光域网络编码节点模型

光网络缺少随机存储设备,难以独立于光电光变换实现线性网络编码技术.为了将网络编码技术引入到光网络中,提出一种能够在光域中实现的基于逻辑移位和逻辑异或运算的双路径网络编码机制.该网络编码机制比异或网络编码的通用性更强,并且能够在光域中独立于光电光变换实现,降低了实现代价.此外,针对提出的网络编码机制在实现过程中遇到的运算不封闭的问题,设计了能够承载该网络编码机制的网络编码节点模型,从而保证该网络编码机制能够在全光异或门和光移位寄存器等主要光器件的支持下在光网络中实施.最后,对该网络编码节点模型所涉及到的部分关键模块进行了实验分析,结果表明模块能够完成所期望的功能.     

Theoretical investigation of optical wavelength conversion techniques for DPSK Modulation formats using FWM in SOAs and frequency comb in 10 gb/s transmission systems

We have investigated the wavelength conversion techniques for differential phase-shift keying (DPSK) modulation formats in 10 Gb/s transmission systems, compared with the non-return-to-zero (NRZ) modulation format. For the wavelength conversion of DPSK modulation formats, we employed the wavelength converters based on the four-wave mixing (FWM) in semiconductor optical amplifiers (SOAs) and the frequency comb generated by phase modulation. The power penalty at 10/sup -9/ bit error rate was used as a measure of the system performance degraded by the wavelength conversion. Our simulation results show that the DPSK modulation formats have a smaller power penalty than the NRZ modulation format for the wavelength conversion using the FWM effect in an SOA due to a much lower pattern effect. However, as the wavelength conversion uses the frequency comb generated by phase modulation, it has a similar power penalty compared with the NRZ modulation format. It is also shown that the DPSK modulation formats are possible to obtain the power penalty less than 0.4 dB for both wavelength conversion techniques.     

基于忆阻器的异或逻辑单元的两步操作实现

针对基于忆阻器构建的高效逻辑单元,利用忆阻器的特性,为异或逻辑提出了一种两步操作的实现方法。第一步,将异或逻辑操作使用的忆阻器数目减少为4个;第二步,改进电路结构,将操作步骤降低为两步。结果表明,采用该高效实现方法后,异或逻辑单元的逻辑计算延迟和逻辑资源占用量均得到改善。逻辑资源占用数目减少了33.3%,操作步骤数目降低了70.4%,极大地提高了忆阻器的计算效率。     

Theoretical analysis of gain-recovery time and chirp in QD-SOA

We present a theoretical analysis of the gain recovery and chirp characteristics of quantum-dot semiconductor optical amplifier (QD-SOA). We have derived an analytical expression for the frequency chirp in QD-SOA. The values of chirp and gain recovery time (GRT) for various signal power levels are calculated by numerical solution of the rate equations. The simulation results show that the chirp value in QD-SOA is approximately one order of magnitude lower than that in a bulk SOA. The dependences of the GRT and the chirp on the pump power level are studied.