半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅰ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

基于半导体光放大器交叉增益调制的全光波长变换器啁啾特性分析

本文分析了基于半导体光放大器，交叉增益调制机理的全光波长变换器转换信号啁啾随探测光功率的增加而减小的原因，给出了设计最佳全光波长变换器的方法。     

基于半导体光放大器的全光信号处理研究进展

本文介绍了基于半导体光放大器非线性光学特性的全光信号处理研究进展。探讨基于半导体光放大器的光波长转换,光信号再生、光逻辑门以及光信号的码型转换等全光信号处理单元。分析国内外各种全光信号处理方案,总结其特色,并对未来发展趋势以及光子集成提出了展望。     

基于级联半导体光放大器中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门

提出一种基于级联半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制(XGM)效应实现的全光逻辑与门新方案。该方案采用单端耦合半导体光放大器提高第一级半导体光放大器输出的消光比，合理控制第二级半导体光放大器的输入光功率，实现了两路2．5Gbit／s非归零(NRZ)信号的逻辑与运算。详细阐明了基于级联半导体光放大器的与门的工作原理和实验方案，分析了实验结果。根据实验结果，发现第一级半导体光放大器输出信号的消光比和信噪比对逻辑与运算结果影响较大，利用单端耦合半导体光放大器后能改善逻辑与运算结果，第二级半导体光放大器的输入抽运光功率对逻辑与运算输出的信号质量有较大的影响。合理控制这些因素，可以有效地提高该逻辑与门的输出特性。     

基于半导体光放大器的新型全光逻辑与门

为了实现基于半导体光放大器的全光逻辑与门,采用了在半导体光放大器构成的马赫-曾德尔干涉仪的基础上,注入外部连续光的方法.以半导体光放大器速率方程为基础,对设计方案进行了理论分析和仿真验证,取得了不同重复周期、不同脉冲宽度的光脉冲序列经过全光逻辑与门操作后的输出数据.结果表明,该方案能对传输速率为10Gbit/s或以下的信号进行正确与运算,同时,外光注入可以有效提高半导体光放大器信号处理速度.这一结果对基于半导体光放大器的全光逻辑的设计是有帮助的.     

基于半导体光放大器的新型全光逻辑与门

为了实现基于半导体光放大器的全光逻辑与门,采用了在半导体光放大器构成的马赫-曾德尔干涉仪的基础上,注入外部连续光的方法。以半导体光放大器速率方程为基础,对设计方案进行了理论分析和仿真验证,取得了不同重复周期、不同脉冲宽度的光脉冲序列经过全光逻辑与门操作后的输出数据。结果表明,该方案能对传输速率为10Gbit/s或以下的信号进行正确与运算,同时,外光注入可以有效提高半导体光放大器信号处理速度。这一结果对基于半导体光放大器的全光逻辑的设计是有帮助的。     

基于SOA的XGM全光波长变换光信号啁啾效应分析

对于基于半导体光放大器 (SOA)交叉增益调制效应 (XGM )的全光波长变换 (AOWC)由于相位调制引起的变换光啁啾特性进行了系统分析 ,模拟了信号光功率、信号光脉宽、抽运电流和探测光功率对于变换光啁啾的影响 ,且变换光啁啾存在着码字序列依赖性。     

全光加密A逻辑门的实验研究

针对光传输系统单波长信号全光加密的应用需求,基于流密码体制开展了光传输系统物理层全光加密技术的理论分析,设计了基于SOA-XGM(半导体光放大器-交叉增益调制)的全光A逻辑门的实验方案,并在实验室搭建了实验系统。实现了速率为10Gbit/s的A逻辑处理,分析了探测光信号功率、泵浦光信号功率和SOA注入电流等主要参数对逻辑门输出信号质量的影响,实现了明文光信号的全光加密。     

SOA-XGM全光波长变换器的特性分析

对基于半导体光放大器交叉增益调制实现的全光波长变换器的工作特性进行了分析，归纳了要取得较好的变换效果，应在输入信号光功率、波长、偏置电流、放大器腔体长度等方面作合理的选择，使输出信号的消光比、信噪比等指标符合要求。     

基于半导体光放大器的超快全光波长转换

本文介绍了在基于半导体光放大器的高岛速全光波长转换中的速度受限现象,以及导致速度受限的主要原因——半导体光放大器的载流子寿命．将国内外学者所采用的各种提高基于半导体光放大器的全光转换速度的主流方案归纳总结为三种类型,对其进行简要的阐述,并分别分析其优势及不足。     

全光加密 A?B 逻辑门的实验研究

针对光传输系统单波长信号全光加密的应用需求,基于流密码体制开展了光传输系统物理层全光加密技术的理论分析,设计了基于 SOA-XGM(半导体光放大器-交叉增益调制)的全光 A?B 逻辑门的实验方案,并在实验室搭建了实验系统。实现了速率为10 Gbit/s 的 A?B 逻辑处理,分析了探测光信号功率、泵浦光信号功率和 SOA 注入电流等主要参数对逻辑门输出信号质量的影响,实现了明文光信号的全光加密。     

基于SOA中XGM效应的全光译码器的研究

文章基于半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制(XGM)效应.提出一种全光译码器的实现方案.该方案具有XGM效应本身的优点,如效率高、工作波长范围宽、逻辑运算只与输入光功率有关、不需要进行精确的相位控制和对偏振不敏感等.分析了该方案的工作原理,并使用OptiSystem软件对这种全光译码器进行了仿真.最后分析了全光译码器的输出功率和输出消光比与输入泵浦光功率、探测光功率之间的关系.     

基于单端SOA波长转换器的消光比特性分析

对一种基于单端半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制型(XGM)全光波长转换器结构建立了动态理论模型,以这个模型为基础分析了抽运光功率、探测光功率、剩余反射率、转换波长转换间隔、注入电流对转换后探测光的输出消光比的影响.结果表明,利用单端SOA实现波长转换比普通SOA实现波长转换将获得更好的输出消光比特性.     

基于SOA非线性的全光逻辑运算的理论研究

半导体光放大器(semiconductor optical amplifier,SOA)是具有优良非线性效应的光子器件.其非线性特性在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用.从SOA载流子的速率方程和耦合波方程出发,经理论分析对SOA增益的非线性特性进行了研究和数值模拟,并通过连续光、脉冲光同时输入及两脉冲光同时输入两种情况,对SOA的交叉增益调制(XGM)这一重要的非线性效应进行了详细的研究和数值模拟.理论分析和数值模拟表明,基于SOA的这种非线性效应可以用来实现多种全光逻辑运算.     

自动交换光网络中全光波长转换器的应用和实现

作为自动交换光网络中的核心器件,全光波长转换器在网络中发挥着重要作用.总结了全光波长变换的实现方法,并重点介绍基于半导体光放大器交叉相位调制和利用可调谐光纤光栅外腔半导体激光器实现全光波长变换的最新进展、工作原理,最后简单介绍本实验室目前所做工作以及取得的成果.     

全光波长转换技术

文章简要介绍了全光波长转换技术在WDM全光通信网中的作用；介绍了以半导体光放大器（SOA）为核心器件的几种全光波长的转换技术——利用SOA的交叉增益调制效应、交叉相位调制效应或SOA中的四波混频效应实现波长转换，分析了工作原理并介绍了研究进展情况。     

基于半导体光放大器的波长转换技术 及其在WDM 全光网络中的应用

本文在简单地介绍了各种波长转换技术之后,对基于半导体光放大器的交叉增益调制,交叉相位调制,以及四波混频效应的波长转换技术进行了深入地分析,为了阐明波长转换技术在WDM全光网络的中的应用,研究了一种分析模型。     

基于QD-SOA交叉增益调制的波长转换研究

量子点半导体光放大器具有比传统半导体光放大器更快的载流子恢复时间,基于QD-SOA交叉增益调制的波长转换技术具有转换速率快,无pattern effects效应的特点.对有源区长度,输入信号光功率和转化后信号的消光比和脉冲展宽进行了研究,对提高基于QD-SOA交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

全光开关的功率代价分析

以半导体光放大器为非线性元件的全光开关中,由于SOA中交叉增益调制和交叉相位调制并存,会导致光开关各输出端口性能有所差异.文章分析了双端口全光开关各输出端口消光比、强度噪声及其引发的光接收机功率代价.结果表明反射端消光比恶化会降低接收机灵敏度,但在反射端由强度噪声导致的功率代价明显小于透射端.     

基于半导体光放大器的超高速全光异或门

传统的基于半导体放大器的全光异或逻辑门,由于受SOA中长载流子寿命引起码型效应的影响,其工作速率的提升受到了限制。提出了一种基于MZI和体材料SOA中交叉增益调制的全光逻辑异或门的工作速率提升的实现方案。通过增加MZI两臂上SOA的长度和提高入射直流探测光功率,增强了直流探测光和数据光在较长的SOA中的相互作用,以减小超高速工作状态下SOA中的载流子寿命,提升体材料SOA的工作速率,实现超高速XOR逻辑功能。研究表明,入射直流探测光功率的提升、SOA长度的增加、数据光峰值功率的提高及数据光脉宽的减少,可使XOR逻辑门的输出信号质量得到明显的提升,使全光异或逻辑门的工作速率可望达到1 Tb/s。