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。     

利用单个半导体光放大器实现非反转归零码的可重构全光逻辑门

提出了一种新型非反转归零(RZ)码的可重构全光逻辑门方案.该方案基于单个半导体光放大器(SOA)和可调谐光带通滤波器(TOBPF).利用SOA的四波混频效应和交叉增益调别(XGM)效应,实现了RZ码信号的多种功能逻辑运算.在不改变实验装置的情况下,通过调节带通滤波器中心波长和信号光功率,可以在不同逻辑功能之间进行切换.实验实现了10 Gb/s全光信号间的"与","非","或非","同或","(A)·B","A·(B)"等基本逻辑运算.与用连续光作为探测光不同的是,本方案采用了时钟信号作为探测光,这样各个逻辑门的输出均为非反转RZ码,有利于不同逻辑门的进一步组合.     

基于量子点半导体光放大器的全光逻辑或门研究

利用量子点半导体光放大器的超快增益恢复特性和交叉增益调制效应,建立了基于量子点半导体光放大器的对称型马赫-曾德尔干涉仪模型,数值实现了对160Gb/s归零码信号的全光逻辑或门运算,并分析了多种系统参数对输出性能的影响。结果表明:一方面,增大注入电流、有源区长度和输入信号光功率均可以提高或门输出信号的Q因子;另一方面,载流子从润湿层到激发态的弛豫时间变短以及较小的线宽增强因子和限制因子也有利于获得较高的Q因子。此外,存在一个最佳的输入信号脉冲宽度使得Q因子的值最大。因此,通过合理优化这些参数值可以大大提高逻辑或门的性能。     

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。     

全光异或逻辑门技术

文中对现有的全光异或逻辑门方案作了一个概括,比较了基于半导体光放大器(SOA)的各种设计,特别是带有干涉结构的技术方案.     

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。     

一种基于SOA-NOLM结构实现全光逻辑AND门的方法

文章提出利用半导体光放大器(SOA)和非线性光学环镜(NOLM)来实现全光逻辑与(AND)门,分析了该方法的工作原理并设计了仿真实验。通过仿真实验,证明了该方法的可行性,分析了耦合器功分比的选择与输出结果之间的关系,还分析了背靠背无损耗传输条件下,接收光功率和误码率的函数关系,最后给出了无损耗传输条件下AND的输出眼图并分析了一些可能的影响因素对输出结果的影响。     

Novel Scheme of All-optical AND Gate Based on Fabry-Perot Semiconductor Optical Amplifier

A novel scheme of all-optical AND gate based on a Fabry-Perot semiconductor optical amplifier （FP-SOA） is proposed and its feasibility is verified by simulation. Using this scheme, all-optical AND gate can be realized with the extinction ratio of 10 dB. The influence of pulse interval and pulse width on the extinction ratio is also investigated.     

基于两只半导体光放大器级联结构的多波长光纤激光器

通过数值模拟对两只半导体光放大器(SOA)级联结构的静态增益饱和特性进行了理论研究.在不考虑自发辐射的情况下,分析了注入电流对两只SOA级联结构增益的影响.实验上构建了一种基于两只SOA级联结构的多波长光纤激光器,观测并分析了半导体光放大器的驱动电流和增益带宽对多波长输出结果的影响.在室温下,获得了基本符合ITU-T标准100 GHz的27个波长以上的稳定多波长输出,各信道输出功率不平坦度小于±3 dB,线宽小于0.102 nm,信噪比大于25 dB,总输出功率为1.94 mW,并且与由单只SOA构成的多波长光纤激光器进行了对比.     

基于QD-SOA-XGM的全光逻辑或非门研究

为了改善基于交叉增益调制效应的量子点半导体光放大器全光逻辑或非门的性能,研究了QD-SOA-XGM全光逻辑门的码型效应特性,用两个连“1”脉冲和单个“1”脉冲的峰值功率来衡量,即P30/P20。研究结果表明:第一级输入电流越小,逻辑或非门的性能越好,而第二级输入电流对或非门性能影响很小;在一定范围内,输入连续光功率越大、有源区长度越长、有源区宽度越宽、最大模式增益越大、损耗系数越小,或非门输出效果越好。     

改进型SOA-MZI全光异或门的加解密仿真研究

全光加密技术是解决目前光纤通信网的加解密速率瓶颈及物理层潜在的安全威胁的有力保证。针对现有全光异或加解密方案工作速率普遍较低的问题,在传统的SOA-MZI型全光异或门的基础上,利用两段色散互补的G.655单模光纤,并结合一个相位偏移器设计了一种改进型SOA-MZI全光异或方案,以该改进方案作为全光安全处理器在OptiSystem7.0仿真平台上搭建新的全光异或加解密方案,对输入信号比特速率分别为10Gb/s和40Gb/s的加解密方案进行了仿真实验验证。结果表明:基于改进型SOA-MIZ全光异或门的加解密方案可将全光异或加解密速率提高到40Gb/s,并且解密恢复出的明文数据的消光比约可以达到20dB,最大Q值约为25.7,加解密过程不会对通信系统引入额外误码。     

基于SOA双泵浦FWM全光波长变换的研究

本文报道了半导体光放大器(SOA)在偏振方向相互垂直的双泵浦光作用下,四波混频(FWM)效应实现的全光波长变换实验,其变换效率和信噪比在55nm的调谐范围内较高并且基本稳定.     

基于半导体光放大器的四波混频效应对正交频分复用光信号进行全光波长变换

实验研究了基于半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应的单抽运光正交频分复用(OFDM)信号的波长变换系统.信号光源和抽运光源分别由两个不同输出波长的可调分布反馈式激光器(DFB-LD)产生.信号光源经2.5 Gb/s OFDM的电信号直接调制后再和抽运光源耦合,经光放大器后在SOA实现波长变换.实验结果显示,耦合信号经SOA四波混频效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号,且转换效率与信号光和抽运光的功率、波长以及两者的偏振夹角有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

光网络中的全光再生

在超高速大容量光网络中,全光3R再生（再定时、再整形、再放大）是非常必要的。光判决门是全光3R再生中非常重要的部分,其开关特性是影响全光3R再生的重要因素。在阐述了光判决门的研究现状的基础上,重点评价了以非线性光开关为基础的光判决门的开关特性及其串话、消光比、抖动容限等,以对全光3R再生的研究和优化设计提供依据。