一、Analysis of XGM-Based Wavelength-Conversion in SOAs Using Assist Light（论文文献综述）
张若嶒[1]（2019）在《多载波的产生与应用技术研究》文中进行了进一步梳理近十年来,随着互联网发展的不断加速,全球宽带业务的流量迅速增长,诸如短视频、小视频、网络直播等业务如雨后春笋般出现;随着人工智能逐渐成为当前研究热点,对云计算、大数据等相应技术的需求也越来越大;最近几年,5G技术提出并且离商用越来越近,对于5G承载需求的关注日益增长,以上种种现象都表明,人们对网络的需求不仅是带宽的增加,而且对于时延及精度的方面也有一定要求。目前该领域的研究基本集中在单根光纤实现Tb/s或者Pb/s传输系统。为了实现高速率、大容量的传输,光纤通信系统常使用波分复用技术,而波分复用技术的关键在于发射端的多波长光源。可以利用多个不同波长的激光器作为光纤通信系统的光源,但是这种方案不仅增加了成本,而且难以部署,实用性下降。目前基于相位、强度调制器、循环频移器的多载波产生方案已经有多研究成果,但是往往存在驱动电压高,载波平坦度低,产生效率低等问题,因此研究低成本、高效率的多载波产生方案及应用具有重要研究意义。针对以上的问题,本文首先研究了多载波光源的研究背景、意义及发展现状;随后分析了多载波光源系统中主要器件的原理,例如相位调制器、马赫曾德调制器、光放大器等;接着提出了两种新型的多载波光源生成系统,包括产生原理及实现方案,在原理分析的基础上进行了性能仿真;最后研究了多载波在偏振模色散监测方面的应用。本论文主要研究工作如下:（l）分析了多载波光源的优势及国内外发展现状,理论研究了电光效应及多载波光源系统中各器件工作原理,例如相位调制器,强度调制器等,给出了相应的数学模型,为提出多载波光源方案奠定理论基础。（2）提出了一种基于双平行马赫曾德调制器的双边带多载波光源,进行了理论推导,并建立了数学模型。分析了小信号条件及大信号条件下的载波频移,进行了理想条件下的仿真,在循环30次的情况下,获得了载波数目为60、平坦度为0.6026dB的子载波。在循环50次的情况下,获得了载波数目为100、平坦度为0.7769dB的子载波。在循环100次的情况下,获得了载波数目为200,平坦度为1.148dB的子载波。同时分析了EDFA引入的噪声对输出载波载噪比的影响,进行了仿真,与理想条件下的输出载波相比,当载波数目为50时,在引入噪声情况下的输出载波载噪比要低约5dB。（3）提出一种基于双驱动马赫曾德调制器（DE-MZM）的频率锁定多载波发生器,该方案仅需要一个马赫曾德调制器及一个相位调制器即可产生循环频移载波,对此方案进行理论分析及数学推导,进行了理想条件下的仿真,循环30次的情况下,获得了载波数目为30、平坦度为2.4dB的子载波。循环50次的情况下,获得了载波数目为50、平坦度为4.8dB的子载波。（4）提出了一种基于多载波及半导体光放大器的交叉增益调制（SOA-XGM）的偏振模色散（PMD）监测方案,分析了PMD对信号的影响,研究了基于SOA的波长转换原理,给出了PMD监测系统的结构并利用Optisystem软件进行了仿真。对于10Gbits/s NRZ-4QAM的信号,其PMD监测范围可达l00ps,并且分析了累积色散对监测精度的影响,累积色散在200ps以内时,其动态监测范围约为2dB。
陈捷[2]（2019）在《QD-SOA中ASE特性与应用研究》文中研究指明量子点半导体光放大器（Quantum Dot Semiconductor Optical Amplifier,QDSOA）作为高速光信号处理器件,具有高增益、低噪声系数、宽增益带宽的优势。本文针对QD-SOA中放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission,ASE）的特性和应用,一方面分析了ASE噪声的负面影响,另一方面也利用ASE宽带特性实现了多波长转换,主要研究内容如下:（1）根据QD-SOA器件有源区的生长机制和能级分布,建立了仿真模型,包括增益展宽的计算和载流子的速率方程。针对ASE宽谱难以处理的问题,通过光谱分割的方式,建立了包含ASE的光场传播方程。通过不同初始条件下ASE谱最终收敛的测试结果证明了模型的稳定性。改变仿真的精度可以获得了不同分辨率下的ASE谱,据此提出了非均匀光谱分割的方式来提升仿真的效率。（2）对QD-SOA光放大过程中ASE噪声的影响进行了研究。分析了不同信号光功率下ASE谱的分布,验证了QD-SOA的载流子在基态和激发态的分布特点以及激发态作为基态的“蓄水池”作用。利用ASE谱计算噪声系数,作为ASE噪声对放大性能的劣化指标,同等长度下QD-SOA的噪声系数显着低于体材料和量子阱SOA。仿真研究表明,增大信号光功率、减小有源区长度、减少端面反射率可以降低噪声系数。最后OOK调制的高斯脉冲序列传输的仿真实验证明了信号光功率的增加对ASE噪声的抑制作用。（3）提出了一种基于ASE光交叉增益调制（ASE Cross Gain Modulation,ASEXGM）的多波长转换器。该方案无需辅助光且可以实现宽带的波长转换。方案中,基于基态和激发态增益饱和的差异,将信号光波长设置在基态,被调制的ASE光波长在激发态;针对不同波长处消光比的差异,在激发态中心左右各取8路相互间隔1nm的波长,可同时获得16路每路消光比不低于12.3dB的转换光。仿真研究表明,矩形脉冲相对于一阶、三阶高斯脉冲具有更大的消光比。减小注入电流、增大脉冲功率和脉冲宽度可以提高转换后ASE光的消光比,但也增加了转换后的脉冲宽度。最后初步验证了在OOK信号序列下,该系统可以实现200Gbit/s的高速波长转换。
郑秀[3]（2017）在《基于半导体光放大器的波长转换及集成芯片的基础研究》文中研究指明近年来,随着光纤到户、云计算、物联网、数据中心等信息技术的高速发展,人们对于光网络带宽的需求呈爆炸式增长,光纤通信网络的数据传输速率即将提升至400 Gbit/s1 Tbit/s。现有光网络节点处仍然采用光-电-光交换,存在功耗大和信息处理瓶颈等难题,全光交换以其高速、低功耗及潜在低成本等优点逐渐成为发展方向。全光波长转换和以此为基础的波长路由,可以解决信道竞争,提高波长的利用率,是构建高速无阻塞波分复用（WDM）网络的重要基石。此外,随着光电子集成芯片制作工艺的逐渐成熟,将分立器件集成在同一衬底上的光子集成回路（PIC）已成为光电子系统发展的必然趋势。因此,研究具有小体积、低功耗的高速全光波长转换器集成芯片逐渐成为研究热点。在众多实现全光波长转换的技术中,因为半导体光放大器（SOA）的小体积、高非线性及可集成化等诸多优势,使得基于SOA的全光波长转换成为国内外的研究热点。本论文重点研究了SOA的交叉增益/交叉相位调制效应,以及超快动态特性,研究了基于SOA的高速全光波长转换和可集成化方案,设计并实现了单片集成的高速全光波长转换器及路由器PIC芯片。论文主要研究内容分为以下几部分:1.研究了SOA的各种光学超快非线性效应,建立了基于SOA非线性超快动态特性的数值模型。深入分析了各种基于SOA的高速全光波长转换基本原理,提出了一种新型的全光波长转换器可集成方案。该方案采用蓝移滤波技术,通过提取超快的频率啁啾以加快SOA的增益恢复,从而提高了波长转换的速率,并采用延迟干涉仪（DI）结构对波长转换信号进行反相,从而实现正相的高速全光波长转换。通过数值仿真实现了该方案在10 Gbit/s160 Gbit/s速率下归零码（RZ）信号的全光波长转换,在理论上验证了该全光波长转换器集成方案的可行性。2.提出了一种4通道的高速全光波长转换器阵列芯片结构,并通过多项目晶圆（MPW）流片设计芯片版图,制作了尺寸大小为4.6×1.85 mm2的磷化铟（InP）单片集成芯片。该芯片集成了4个高速全光波长转换器,可实现全光单播波长转换和全光组播。芯片包含有源区和无源区,并涉及直波导和弯曲波导。通过在弯曲波导之间添加偏移结构,并在深浅刻蚀波导之间增加缓冲过渡结构,减小了光传播损耗以及光反馈。利用该芯片分别实现了功率代价低至2.3 dB以及2.7 dB的无误码40 Gbit/s非归零码（NRZ）信号和RZ信号全光单播波长转换。同时,还实现了容量高达80 Gbit/s的无误码1×2 NRZ信号以及RZ信号的全光组播,其功率代价分别低至2.5 dB和3.2 dB。3.提出了一种4×4通道的全光波长路由器芯片结构,并通过MPW流片制作了InP单片集成芯片。该波长路由芯片包括4个SOA和1个阵列波导光栅路由器（AWGR）。利用SOA的交叉增益调制/交叉相位调制效应实现全光波长转换,同时通过AWGR实现蓝移滤波加快转换速率,并完成无源全光路由功能。芯片分别实现了功率代价低至3.6 dB和3.2 d B的1×4和3×1 40 Gbit/s NRZ信号的全光波长路由。4.设计并实现了一种基于SOA、AWG以及多模干涉反射镜（MIR）的多波长激光器芯片。该激光器可实现数字式的波长调谐。采用MIR反射结构,比传统的法布里珀罗型结构缩减了芯片尺寸。采用腔内AWG进行两次滤波,可使输出激光具有比单次滤波更高的边摸抑制比。对多波长激光器结构进行了掩膜设计,通过MPW流片制作了InP单片集成芯片,并分别通过仿真及实验验证了该多波长激光器芯片的功能性,在C波段范围成功实现了5个波长可调谐输出。5.设计了包括分布式布拉格反射（DBR）可调谐光源的全光波长路由器芯片结构,利用MPW流片服务设计并制作了InP单片波长路由集成芯片。实验研究了芯片上两种不同结构DBR激光器的波长可调谐范围、调谐速率以及稳定性,并分析了SOA与激光器之间的光反馈对全光波长转换的影响。实验结果表明,芯片上的两种不同结构DBR激光器在C波段分别实现了9 nm和10 nm的波长调谐。芯片上的全光波长转换器成功实现了20 Gbit/s的无误码全光波长转换,其功率代价为2 dB。
刘天玮[4]（2017）在《基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究》文中研究表明在光通信技术日益发展的今天,人们开始对全光通信网络及其相关技术越来越重视。相比较于传统的电子通信技术,光纤通信技术不再受到‘电子瓶颈’效应对通信速率的影响,而在光信号处理部分使用全光器件可以进一步提高通信速率。半导体光放大器因其具有结构简单,体积小巧,易于集成而被广泛应用于光网络中的信号处理上。本论文基于半导体光放大器（SOA）的交叉增益调制效应（XGM）对全光信号处理技术中的全光波长转换以及全光逻辑门进行了理论和实验分析,主要成果如下:（1）设计了基于SOA交叉增益调制（XGM）效应的全光密集波分复用（DWDM）波长转换系统并进行仿真以及实验。进一步分析了密集波分复用下不同波长对系统波长转换效率的影响规律。（2）设计了基于SOA的XGM效应的全光异或（XOR）逻辑门仿真及实验。讨论了信号光同向及相向输入半导体光放大器两种情况下对结果的影响,全光异或逻辑门中信号延迟,SOA偏置电流,EDFA增益大小等参数对输出结果的影响,获取了系统最佳工作状态参数。由于SOA带来的信号劣化使得输出逻辑‘1’难以识别提出利用归零码输入信号可以避免这一问题。（3）在基于SOA全光逻辑门中由于不同输入组合得到的输出逻辑‘0’功率不同,本论文提出一种增加辅助光的手段使得多个零电平的功率差大幅度降低。在理论分析基础上设计实验系统通过仿真与实验讨论了辅助光的光功率,消光比等参数对零电平功率差的影响,验证了该方法的可行性。
严小玲[5]（2016）在《基于四波混频效应的全光波长变换研究》文中研究表明全光波长变换技术（AOWC:All-Optical Wavelength Converter）是波分复用（WDM:Wavelength Division Multiplexing）光网络中的关键技术。通过波长变换,可以将信号从一个波长转换到另一个波长上,因而实现波长的动态分配、异种网络的互连、有效地解决网络中波长信道的堵塞问题、提高网络的灵活性和可靠性。四波混频（FWM:Four-Wave Mixing）效应是当前唯一能够实现严格比特率和调制格式透明的调制方式,并能对一组波分复用光网络中多个信号波长同时进行转换,并且可以实现高比特率的传输。因此,对它的研究和应用,引起了人们的广泛关注,基于半导体光放大器（SOA:Semiconductor Optical Amplifier）的波长变换技术已经成为当前研究的热点。现主要用仿真和模拟的方法研究基于SOA-FWM的全光波长转换技术,具体工作如下:首先,对AOWC技术的重要性和研究目的进行了详细讨论,阐述了国内外的研究现状及综合的分析了AOWC技术并对其进行了分类,根据不同波长转换技术的原理并分析其优势和劣势,重点分析了SOA-FWM全光波长转换技术。其次,重点介绍了SOA动态特性,并通过推导传输方程和载流子速率方程来研究它的非线性效应。在反向传输模式下,根据SOA的超快非线性效应分别对它的增益、相位及啁啾的超快动态特性进行了数值模拟与分析。分别讨论了SOA中带内效应载流子加热（CH:Carrier Heating）和光谱烧孔（SHB:Spectral Hole Burning）及带间效应载流子消耗（CD:Carrier Depletion）对SOA输出增益、相位和啁啾的影响。并同时分析了SOA有源区长度对增益动态特性的影响。结果表明:在SOA动态特性超快恢复过程中,CH对增益饱和的贡献较大,SHB对其贡献较小,CH效应可以产生约0.85rad的相移,而SHB效应对探测光相移的贡献很小,可以忽略不计。此外,利用有源区长度短的SOA更有利于实现高速全光波长变换。理论分析结果可以为基于SOA的超快全光信号处理提供理论指导。接着,在比特率为40Gbit/s时,对基于SOA四波混频效应全光波长变换的性能进行研究。用连续波光源注入到SOA中用于四波混频效应波长变换。着重对波长转换效率、消光比、Q因子、信噪比、误码率和转换后的信号功率等方面进行分析。研究了波长下行变换和波长上行变换,当波长转换间隔超过6nm的时候,波长转换效率和转换后的信号功率急剧下降,但波长下行变换要比波长上行变换效果要好,波长转换间隔超过25nm。仿真结果发现四波混频波长变换器的转换效率较低,为-0.7d B,消光比为10.2d B,Q值为10.5577,信噪比为28.8d B,最小误码率为1.68794×10-26。最后,本文基于SOA中FWM效应的功率与偏振相关特性,提出了一种新的全光波长变换方案,就是利用一个SOA实现两束信号光输入,两束变换光输出的全光波长变换方案。该方案主要是使用两束消光比（ER:Extinction Ratio）恶化的归零码（RZ:Return-Zero）作为输入信号光,利用SOA中的四波混频（FWM）效应,通过将两束独立的输入信号光,使其携带的传输信息分别复制到波长变换之后产生的不同频率的闲频光波上,这样新产生的闲频光波上就携带了原始信号光上的信息,从而达到了使用一个SOA实现两束信号光输入两束变换光输出的全光波长变换技术。初始输入的信号光消光比为4.8d B,波长变换之后的变换光消光比为10d B以上,在这个过程中,消光比得到了明显的提高,并且以比特率为10Gbit/s的归零码信号仿真验证了该方案的可行性。根据SOA-FWM效应的特性可知,由于FWM效应具有高比特速率传输的潜力,因此该案能够在40Gbit/s的速率下进行,这也是我们后续的一个主要研究工作。
刘龙清[6]（2015）在《基于SOA的全光码型转换及异或门研究》文中研究表明为满足人们与日俱增的信息需求,通信技术朝着更大的传输容量、更高的传输速率、更远的传输距离的方向发展,全光通信网成为光纤通信技术的未来发展趋势。全光网要求信号在端对端的传输过程中始终保持光的形式,不进行任何的光/电、电/光转换。目前,掺铒光纤放大器（EDFA）和波分复用（WDM）技术,极大地提高了光信号的传输距离和容量,但交换节点处的“电子瓶颈”问题限制了电信号的交换速率。全光信号处理技术利用非线性光器件的各种非线性效应,实现信号在光域内的交换,可消除“电子瓶颈”,引起了人们的广泛关注。半导体光放大器（SOA）作为一种常用的非线性半导体器件,具有非线性系数大、尺寸小、可集成、功耗低、响应速度快等许多优点,因此利用SOA实现各种全光信号处理成为研究热点。本文主要研究了利用半导体光放大器-马赫泽德干涉仪结构（SOA-MZI）实现全光码型转换及异或门的方案。本文首先从半导体光放大器的载流子速率方程和传输方程出发,研究了输入连续探测光和脉冲控制光所引起的SOA中载流子浓度的变化、SOA的增益饱和特性、交叉增益调制（XGM）效应和交叉相位调制（XPM）效应。其次,提出了一种基于SOA-MZI结构的由二进制振幅键控（OOK）到二进制相移键控（BPSK）的全光码型转换方案,该方案在SOA-MZI的上、下两臂输入控制光和探测光,调节控制光的功率就可以很方便地实现对探测光相位的准确调制。本文对所提方案进行了10Gbit/s速率下的全光码型转换仿真,仿真结果显示了该方案的可行性。然后,又提出了一种基于SOA-MZI结构的BPSK信号全光异或门,并对其进行了系统仿真,其结果说明接收信号具有较低的接收机功率代价,显示出所提出的异或门具有很好的系统性能。论文所做工作可以为今后全光信号处理的研究提供有益的参考。
邹冰融[7]（2014）在《面向新型调制格式的全光多信道并行码型转换及再生的研究》文中研究指明随着人们对信息需求的快速增长,现代光传输网络正朝着超高速、超大容量和超长距离传输的方向发展。新型调制格式信号由于具有高频谱效率和较强的色散和非线性抗性,已经被广泛应用在传输网络中来进一步提高单个信道信号的比特速率和传输距离。各种复用技术也已经被广泛应用在传输网络中来进一步地提高信道数,从而增大传输容量。另一方面,为了确保每个网络中能够长距离地传输最合适的码型信号,网络节点必须具备全光码型转换和信号再生的功能。所以,各种复用方式的新型调制格式信号的全光并行码型转换和再生的研究对于光通信网络的意义重大。本论文在国家973计划和国家自然科学基金项目的资助下,理论模拟研究了波分复用（WDM）信号以及偏振复用（PDM）信号在半导体光放大器（SOA）中并行信号处理时引入的串扰情况,并分析了减小并行信号处理过程中引入的串扰的方法。在此基础上利用SOA中的交叉相位调制（XPM）效应和增益饱和效应实现了WDM和PDM的新型调制格式信号的全光并行低串扰码型转换和信号再生。概括全文,主要研究成果和学术贡献有如下几个方面：（1）总结了偏振光的基本理论知识和几种描述光偏振态的方法,归纳了偏振复用和解复用的方法。在此基础上分析了偏振复用信号解复用时的串扰情况,为后面说明PDM信号并行处理过程中的串扰问题打下基础。详细分析了两种相位调制格式信号的调制产生和解调的方法,并比较说明了不同信号的特点。分析了SOA中的多种非线性效应。（2）利用量子阱SOA模型模拟了不同情况下非归零（NRZ）到归零（RZ）信号码型转换的效果和串扰情况,解释了转换过程中减小串扰的机理和方法,用实验实现了的低串扰的多信道NRZ开关键控（OOK）到RZ-OOK信号以及多信道NRZ正交相移键控（QPSK）到RZ-QPSK信号的并行码型转换。从理论上解释了多信道RZ-QPSK到NRZ-QPSK信号码型转换的原理,并模拟了不同占空比的多信道RZ-QPSK到NRZ-QPSK信号转换的过程,分析了窄带滤波器对转换后信号幅度抖动的影响,最后用实验实现了多信道RZ-QPSK信号到NRZ-QPSK信号的并行码型转换。（3）利用SOA模型模拟了信号经过SOA后经纬度的变化,直观地说明了SOA中的偏振旋转效应。分析了两个偏振态正交的信号在不同的泵浦光功率下通过不同偏振相关增益的SOA后的偏振正交性的变化情况,从模拟结果中得出减小偏振态正交性变化量的方法,归纳出了减小PDM信号并行处理过程中引入的串扰的方法,并用实验验证了模拟的结果。在此基础上,利用单个SOA和延时干涉仪（DI）实现了总速率为800Gb/s的WDM-PDM-NRZ-QPSK信号到WDM-PDM-RZ-QPSK信号的全光并行低串扰的码型转换。（4）利用SOA中的增益饱和效应实现了偏振复用的RZ二进制相移键控（BPSK）信号的并行幅度再生,通过优化信号的入射偏振态减小了并行幅度再生过程中引入的信道间串扰,并研究了幅度再生过程中减小自相位调制（SPM）效应引入相位噪声的方法。接着利用两个串联的SOA和DI实现了NRZ-BPSK信号的幅度再生。（5）利用SOA中的XPM效应,实现了NRZ-OOK信号到NRZ-BPSK信号的码型转换。利用检偏器对信号偏振态的处理减小了转换过程中交叉增益调制（XGM）效应引入的幅度抖动,得到了幅度均衡的NRZ-BPSK信号。在码型转换的过程中,同时还实现了高消光比的波长转换功能。
覃翠[8]（2013）在《半导体光放大器的载流子动态特性研究》文中进行了进一步梳理半导体光放大器（SOA）作为高速全光信号处理的重要非线性器件,在波长转换、全光逻辑和3R再生等方面具有广泛应用。因此有必要去发展SOA的理论模型从而更好的研究它在通信系统中的动态行为,特别是随着通信速率的发展,SOA的一些超快物理效应必须要加以重视。本论文对SOA有源区结构和材料特性进行了分析,并且研究了SOA中的增益和相位恢复动态特性。分析了材料的微分增益特性、阶梯型量子阱结构、引入辅助光和光栅结构,以及偏振相关性对载流子恢复过程的影响。概括本论文的研究贡献和创新点,有以下方面：（1）研究了SOA物理理论中的光学模型和材料模型。从最基本的物理原理出发推出描述不同物理过程的控制方程。从麦克斯韦方程组推出光波动方程,从薛定谔方程推出材料增益方程,从海森堡方程推出载流子速率方程。本论文研究中所建立的模型都是在这些基本方程的基础上做进一步的修正。（2）通过比较精确完整的理论模型,证明了提高材料中的微分增益系数能够加速载流子恢复,同时提供了如何在量子阱SOA中提高微分增益系数的方法。基于能带结构的计算,研究压应变和p型掺杂对材料的增益系数、微分增益系数和线宽增强因子的影响。增加材料中的压应变量可以使得微分增益系数谱的峰值向长波长移动,并且能够明显的提高微分增益系数的峰值。同时,对材料进行P型掺杂可以增加材料的增益系数。然后,通过比较三种SOA样品的增益和相位恢复动态特性,证明了具有高微分增益的量子阱SOA增益恢复较快。（3）提出了适用于阶梯型量子阱SOA的分析模型。在速率方程中包括从载流子库区到基态载流子与声子散射的微观计算。结果表明阶梯型量子阱SOA的电子散射率取决于该载流子库区的势阱参数。最后通过分析和比较不同类型SOA样品的增益和相位恢复动态曲线得出具有较大电子跃迁速率的SOA载流子恢复较快。（4）提出了在辅助光的帮助下具有布拉格反射光栅（DFB）结构SOA的加速方案。文章主要分析了辅助光对DFB-SOA增益恢复动态过程的影响。同时,我们还分析辅助光对DFB-SOA的稳态载流子浓度分布和光场分布的影响。结果表明在注入相对高的功率,同时波长处于增益区的辅助光时,DFB-SOA增益恢复较快。最后,在辅助光注入的情况下,我们得出了具有DFB光栅结构的SOA比没有DFB光栅结构SOA的增益恢复过程快。另外,分析了DFB光栅结构的耦合因子对SOA增益恢复时间的影响,并且得到优化的结构参数。（5）理论和实验研究了基于量子阱SOA波长转换中码型效应的偏振相关性。证明了注入信号的偏振对增益恢复时间会产生一定的影响。在晶格匹配和张应变量子阱SOA中,当注入的信号光和转换光为不同偏振时,输出的转换光信号会观察到不同程度的码型效应。
陈立功[9]（2013）在《半导体光放大器的高速动态特性及应用于光信号处理的基础研究》文中指出互联网业务的飞速发展，对光通信网络的带宽需求越来越大，推动光通信网络向具有超高速光传输和大容量光交换能力的全光网络方向发展。其中，骨干网中网络节点的全光透明对具备全光信号处理的光子器件提出了更高的要求，研究具有超高速、低功耗、集成化的全光信号处理集成芯片成为关键。半导体光放大器（SOA）具有非线性大、体积小、功耗低、易于集成等优点被认为是全光信号处理中非常有前景的非线性光学器件，因而成为国内外研究的热点。但是SOA存在载流子恢复速度慢，难以实现超高工作速率的缺点。针对超高速全光信号处理对SOA工作速率的要求，本文对SOA的增益、相位动态中的超快动态特性及相关的一些基本物理问题进行了深入研究，主要的研究成果和贡献有以下几个方面：1.全面介绍和分析了与SOA超快动态特性相关的载流子速率方程及光波动方程。根据研究SOA超快动态特性和超高速光信号处理的要求，建立了一个包含带内、带间物理效应以及增益色散和群速色散等物理过程的SOA数值模型。2.研究了SOA超快带内非线性效应对SOA增益和相位的贡献，数值论证了SOA相位恢复中存在超快的恢复过程。深入分析了SOA相位恢复特性与脉冲宽度的关系，发现在超短光脉冲入射条件下，SOA中会存在较强的载流子加热效应，使得SOA的相位动态中出现超快的恢复过程；在分析带内、带间非线性效应与泵浦脉冲在时间上对应关系的基础上，解释了相位和增益之间存在时间延迟的原因，并进一步分析了时延与泵浦脉冲宽度及泵浦脉冲峰值功率的变化关系；分析了载流子寿命与工作条件的关系，研究了直流光功率、SOA的工作电流和SOA有源区的长度对SOA增益恢复速度的影响，为优化SOA参数以提高其工作速率提供了依据。3.采用泵浦-探测（pump-probe）的实验方案，实验验证了SOA相位中存在超快的恢复过程。结果显示在宽度为2ps的泵浦光脉冲输入下，超快相位恢复过程的持续时间约为2ps，对于相位恢复的贡献约为20%（0.15弧度）。基于测量的SOA增益变化和相位变化，分析了SOA线宽增强因子的时分变化特性；结果显示在短脉冲入射下，由于SOA中的超快非线性效应具有不同的增益和相位响应，导致SOA的线宽增强因子表现出较为强烈的变化，其中与载流子密度相关的线宽增强因子最小值约为4.5，并随着载流子密度的恢复而逐渐增大。4.深入研究了不同工作条件下SOA的啁啾变化特性，发现泵浦光产生的增益饱和的增加会导致SOA载流子恢复速度的增大从而引起SOA蓝移啁啾的增大。深入分析了码型效应引起的SOA啁啾变化特性并解释了相关的物理原因，在此基础上系统地论述了失谐滤波技术消除码型效应的原理。论证了采用失谐滤波技术能够实现640Gbit/s的全光波长转换。5.研究了对向传输模式下SOA的超快动态特性。发现在对向传输模式下SOA增益和相位动态中具有相对较小的超快恢复过程，同时具有大的增益饱和时间，导致SOA很难具有高的工作速率；提出通过减小SOA的长度来增加SOA增益和相位的超快恢复过程以实现对向传输模式下的超高速光信号处理的解决方案。6.研究了将蓝移失谐滤波技术引入对向传输模式中来提高SOA工作速率的方案，实验论证了对向传输模式下蓝移滤波技术有效性，实现了无误码的同波长和不同波长的40Gbit/s的高速全光波长转换。
黄喜[10]（2012）在《量子阱半导体光放大器非线性效应研究》文中研究说明光网络中光信号的传输速率以及处理速率越来越高，对光电子器件提出了更高的要求。光电子器件朝着多功能、低功耗和集成化的方向发展。半导体光放大器（SOA）由于其功耗低、非线性效应丰富以及易于集成等优点，在全光信号处理中有着广泛的用途。但是在不同的应用场合，需要SOA具备不同的性能，这就需要通过优化SOA的材料和结构来适应于各种不同的应用场合。本论文针对SOA在不同功能中的应用需求，基于能带工程对量子阱（QW）SOA有源区中的阱材料、阱宽、量子阱数目等参数进行系统地优化，并结合具体的应用进行了理论和实验研究。本论文取得的研究成果主要有：（1）建立了一套完善的理论分析模型体系，从能带理论出发计算出能带结构（波函数以及对应的能量特征值），为分析光与物质的相互作用提供了理论基础。在数值模型中，我们将材料稳态模型和动态速率模型结合起来，能更加精确的求解QW-SOA的各种非线性效应。（2）通过数值分析，我们提出了一种优化的QW-SOA结构，可以提高带内载流子弛豫速率。这种量子阱结构的主要特征是在导带中的第1子带和第2子带的带隙差为一个纵向光学声子的能量（36meV）。电子与声子的能量交换速率大大增强，从而使得电子在导带中的能量弛豫速率显着增强。（3）基于数值分析，我们提出了一种非对称QW-SOA结构，可以显着地提高增益恢复速率。在有源区中由一个深阱和一个浅阱构成一个小单元，并且两个阱之间的势垒比较薄，两阱之间具有比较高的电子隧穿效率。通过结构的优化设计，小单元中的深阱是‘有源区’，而浅阱是一个比较完美的‘载流子库’，能够对深阱中的载流子进行快速补充，这样可以加速载流子的恢复。（4）我们基于能带理论分析了QW-SOA中的交叉相位调制效应（XPM），交叉增益调制效应（XGM）以及三阶非线性极化率。首先分析了载流子温度和载流子浓度对有源区折射率的影响进而对光信号相位的影响。分析了不同的工作条件下，相位和幅度的变化关系。我们还理论分析了QW-SOA中的两种α因子（αN和αT）。探讨了材料结构，有源区设计以及操作条件对这两种α的影响。同时，还分析了QW-SOA中的三阶非线性极化率。提出一种非对称QW-SOA结构能够显着增强材料三阶非线性极化率。（5）尽管QW-SOA的增益和相位都有比较强的波长相关性，但是我们理论证明了QW-SOA级联光学滤波器的方案可以用于较大波长范围内的同相和反相波长转换。在模拟实验方案中，波长转换器主要是由一个普通的QW-SOA级联一个高斯型光学滤波器（BPF）构成的。我们发现在比较大的波长调节范围内均能得到较好质量的同相和反相波长转换结果。尽管普通的QW-SOA具有比较强的波长相关性，但是BPF可以减轻甚至擦除这种波长相关性。（6）基于理论模型，我们提出一种新型的QW-SOA，由于这种新型的QW-SOA有比较小的线宽增强因子，可以进行归零-差分相移键控（RZ-DPSK）信号的幅度再生。这种QW-SOA最大的特点就是微分增益较大且线宽增强因子比较小。利用这种类型的QW-SOA， RZ-DPSK信号的功率抖动得到了均衡而由QW-SOA有源区所引起的相位抖动比较小。另外一方面，这种QW-SOA还可以通过时隙间插的方法用于双通道和四通道的RZ-DPSK信号的再生。因此可以实现多路信号同时处理。（7）进行了高速波长转换和信号再生的实验研究。通过优化工作条件，我们基于单个普通QW-SOA实现了RZ-DPSK信号的再生。同时我们还进行了双通道RZ-DPSK信号的再生方案实验验证。通过时隙间插的方法对两路有功率抖动的信号同时进行再生。另外，我们也实验验证了基于单个QW-SOA级联光学滤波器实现全光波长转换和多通道广播式波长转换的方案。在这些实验方案中，输出结果均具有比较大的消光比和眼睛张开度。
二、Analysis of XGM-Based Wavelength-Conversion in SOAs Using Assist Light（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Analysis of XGM-Based Wavelength-Conversion in SOAs Using Assist Light（论文提纲范文）
（1）多载波的产生与应用技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信的发展现状及趋势 |
| 1.2 多载波光源及应用的研究意义和发展现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 多载波光源系统及主要器件介绍 |
| 2.1 各向异性晶体中的双折射现象 |
| 2.1.1 各向异性 |
| 2.1.2 介电常数张量 |
| 2.1.3 晶体双折射现象的推导 |
| 2.1.4 折射率椭球 |
| 2.2 晶体的电光效应及电光调制原理 |
| 2.2.1 晶体的电光效应 |
| 2.2.2 相位调制 |
| 2.3 电光调制器介绍 |
| 2.3.1 相位调制器 |
| 2.3.2 强度调制器 |
| 2.3.3 IQ调制器 |
| 2.4 基于电光调制器的多载波生成方案 |
| 2.4.1 基于单马赫曾德调制器的多载波生成方案 |
| 2.4.2 基于级联相位调制器与强度调制器的多载波生成方案 |
| 2.4.3 基于IQ调制器的多载波生成方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于DPMZM产生双边带频移环路的多载波生成方案 |
| 3.1 双环路多载波生成系统 |
| 3.2 基于DPMZM产生双边带频移环路的多载波生成方案 |
| 3.2.1 小信号调制下的载波频移分析 |
| 3.2.2 大信号下的载波频移分析 |
| 3.2.3 理想条件下多载波光源输出稳定性分析 |
| 3.3 基于DPMZM的多载波生成系统性能仿真 |
| 3.3.1 射频驱动电压大小对输出载波平坦度的影响 |
| 3.3.2 射频驱动电压失配对输出载波平坦度的影响 |
| 3.3.3 理想条件下多载波输出性能仿真 |
| 3.3.4 噪声条件下多载波输出性能仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于双极型马赫曾德调制器的多载波光源的研究 |
| 4.1 双极型马赫曾德调制器调制特性 |
| 4.2 基于DE-MZM单边带调制的多载波光源 |
| 4.2.1 基于DE-MZM的单边带调制结构 |
| 4.2.2 基于DE-MZM的多载波生成系统 |
| 4.3 基于DE-MZM的多载波生成系统性能仿真 |
| 4.3.1 射频驱动电压对输出的影响 |
| 4.3.2 射频驱动电压及循环次数对输出平坦度的影响 |
| 4.3.3 基于DE-MZM的多载波生成系统输出稳定性仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测技术研究 |
| 5.1 偏振模色散的理论基础 |
| 5.1.1 单模光纤中的双折射现象 |
| 5.1.2 偏振模色散概念 |
| 5.2 半导体光放大器的理论基础 |
| 5.2.1 半导体光放大器简介 |
| 5.2.2 半导体光放大器的非线性 |
| 5.2.3 基于SOA交叉增益调制的波长转换 |
| 5.3 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测系统 |
| 5.3.1 偏振模色散对信号的影响 |
| 5.3.2 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测系统原理 |
| 5.4 基于多载波及SOA-XGM的PMD监测系统性能仿真 |
| 5.4.1 2.5Gbit/s信号的PMD监测仿真 |
| 5.4.2 输入信号光功率对监测的影响 |
| 5.4.3 辅助光功率对监测的影响 |
| 5.4.4 线宽增强因子对监测的影响 |
| 5.4.5 其他因素对监测的影响 |
| 5.4.6 10Gbit/s信号的PMD监测仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（2）QD-SOA中ASE特性与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 QD-SOA理论模型的研究现状 |
| 1.2.2 ASE理论模型的研究现状 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第二章 QD-SOA中 ASE仿真模型的研究 |
| 2.1 QD-SOA结构和工作原理 |
| 2.1.1 QD-SOA的结构 |
| 2.1.2 有源区的生长机制 |
| 2.1.3 有源区的能级 |
| 2.2 仿真模型 |
| 2.2.1 增益的计算方式 |
| 2.2.2 信号光和ASE光的传播方程 |
| 2.2.3 载流子速率方程 |
| 2.3 仿真处理 |
| 2.3.1 离散化处理 |
| 2.3.2 方程的求解 |
| 2.3.3 静态和动态仿真 |
| 2.4 仿真结果与讨论 |
| 2.4.1 有源区的空间分布 |
| 2.4.2 仿真模型的稳定性 |
| 2.4.3 仿真模型的效率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 ASE对QD-SOA放大性能的影响 |
| 3.1 ASE谱的研究 |
| 3.1.1 信号光功率对ASE谱的影响 |
| 3.1.2 跃迁时间对ASE谱的影响 |
| 3.1.3 反射率对ASE谱的影响 |
| 3.2 QD-SOA放大性能的研究 |
| 3.2.1 增益和噪声系数 |
| 3.2.2 小信号增益谱 |
| 3.2.3 增益饱和效应 |
| 3.3 器件参数的影响 |
| 3.3.1 有源区长度的影响 |
| 3.3.2 信号光功率的影响 |
| 3.3.3 反射率的影响 |
| 3.4 脉冲序列通过QD-SOA的仿真结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于ASE-XGM的多波长转换器的研究 |
| 4.1 ASE-XGM原理和方案 |
| 4.1.1 ASE-XGM的原理 |
| 4.1.2 基于ASE-XGM的多波长转换方案 |
| 4.1.3 多波长转换器的应用 |
| 4.2 单脉冲下的仿真转换效果 |
| 4.2.1 不同调制方式的影响 |
| 4.2.2 不同波长的影响 |
| 4.2.3 不同脉冲波形的影响 |
| 4.3 工作参数对ASE-XGM效果的影响 |
| 4.3.1 注入电流的影响 |
| 4.3.2 脉冲功率的影响 |
| 4.3.3 脉冲宽度的影响 |
| 4.4 脉冲序列下的仿真转换结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果 |
（3）基于半导体光放大器的波长转换及集成芯片的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 全光波长转换技术 |
| 1.3 光子集成回路 |
| 1.3.1 单片集成技术 |
| 1.3.2 混合集成技术 |
| 1.3.3 多项目晶圆流片 |
| 1.4 基于半导体光放大器的全光波长转换研究现状 |
| 1.4.1 采用分立元件实现基于半导体光放大器的全光波长转换 |
| 1.4.2 采用集成芯片实现基于半导体光放大器的全光波长转换 |
| 1.5 基于半导体光放大器全光波长转换的全光波长路由技术 |
| 1.6 本论文的主要研究内容和创新 |
| 1.7 本论文的章节安排 |
| 第二章 基于半导体光放大器全光波长转换的基本理论及仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 半导体光放大器的理论基础 |
| 2.2.1 半导体光放大器的基本结构 |
| 2.2.2 半导体光放大器的基本方程 |
| 2.2.3 半导体光放大器的超快动态特性 |
| 2.3 基于半导体光放大器交叉增益调制效应的高速全光波长转换方案 |
| 2.3.1 蓝移滤波方案 |
| 2.3.2 级联半导体光放大器方案 |
| 2.3.3 延迟干涉仪方案 |
| 2.3.4 一种新型全光波长转换单片集成方案 |
| 2.4 基于半导体光放大器的全光波长转换数值仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于半导体光放大器的全光波长转换器阵列芯片 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 芯片的基础特性分析 |
| 3.2.1 芯片的掩膜版图设计及实现 |
| 3.2.2 芯片的基本测试平台 |
| 3.2.3 芯片的基本性能测试 |
| 3.3 非归零码及归零码信号的全光单播转换实验验证 |
| 3.3.1 非归零码信号的全光单播转换实验 |
| 3.3.2 归零码信号的全光单播转换实验 |
| 3.4 非归零码及归零码信号的全光组播转换实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于半导体光放大器的全光波长路由器芯片 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 芯片的基础特性分析 |
| 4.3 非归零码信号的全光波长路由实验验证 |
| 4.3.1 非归零码信号 1×4 全光波长路由实验 |
| 4.3.2 非归零码信号 3×1 全光波长路由实验 |
| 4.3.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于阵列波导光栅的多波长激光器芯片 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 芯片的基础特性分析 |
| 5.3 激光器的仿真特性研究 |
| 5.4 激光器的实验特性研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 含分布式布拉格反射激光器的全光波长路由器芯片 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 芯片的基础特性分析 |
| 6.2.1 单个半导体光放大器的实验特性研究 |
| 6.2.2 阵列波导光栅的实验特性研究 |
| 6.2.3 分布式布拉格反射激光器的实验特性研究 |
| 6.2.3.1 激光器的可调谐范围研究 |
| 6.2.3.2 激光器的调谐速率研究 |
| 6.2.3.3 激光器的稳定性研究 |
| 6.3 全光波长路由器的全光波长转换实验特性 |
| 6.3.1 不含分布式布拉格反射激光器的全光波长转换实验 |
| 6.3.2 含分布式布拉格反射激光器的全光波长转换实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文选取方案 |
| 1.4 本论文的工作 |
| 2 SOA理论分析 |
| 2.1 SOA基本结构 |
| 2.2 SOA的数学模型 |
| 2.3 SOA增益饱和特性 |
| 2.4 SOA非线性效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于SOA的全光波长转换系统 |
| 3.1 全光波长转换原理 |
| 3.2 全光波长转换仿真 |
| 3.3 全光波长转换实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于SOA交叉增益调制的全光逻辑异或门 |
| 4.1 全光逻辑异或原理 |
| 4.2 全光逻辑异或仿真 |
| 4.3 全光逻辑异或实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于辅助光的SOA全光逻辑门性能优化技术 |
| 5.1 辅助光设计结构及原理分析 |
| 5.2 仿真结果 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）基于四波混频效应的全光波长变换研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 全光波长转换器的研究目的和意义 |
| 1.3 全光波长转换器的分类和研究进展 |
| 1.3.1 光-电-光型波长转换技术 |
| 1.3.2 基于SOA的全光波长转换技术 |
| 1.3.3 基于激光器的全光波长转换技术 |
| 1.3.4 基于光纤的全光波长转换技术 |
| 1.3.5 其他类型的全光波长转换技术 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 半导体光放大器中非线性效应及理论分析模型 |
| 2.1 SOA中的基本方程 |
| 2.1.1 基本传输方程 |
| 2.1.2 载流子速率方程 |
| 2.1.3 非线性极化过程理论描述 |
| 2.2 SOA中的非线性效应 |
| 2.2.1 常用三种非线性效应过程 |
| 2.2.2 超快非线性效应过程 |
| 2.3 在SOA反向传输方案下的动态特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 四波混频效应的基本理论 |
| 3.1 四波混频的起源 |
| 3.2 四波混频理论 |
| 3.2.1 耦合振幅方程 |
| 3.2.2 耦合振幅方程的近似解 |
| 3.2.3 超快四波混频过程 |
| 3.3 FWM的矢量理论 |
| 3.4 基于四波混频效应的仿真研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于 40Gbit/s四波混频效应全光波长变换的性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于SOA-FWM的全光波长变换原理 |
| 4.3 基于SOA-FWM的全光波长变换仿真 |
| 4.4 基于SOA-FWM的全光波长变换结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于单个SOA-FWM同时实现两个独立信号的波长转换 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本原理 |
| 5.3 仿真模拟与结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 主要结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（6）基于SOA的全光码型转换及异或门研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 全光码型转换研究概况 |
| 1.2.1 全光码型转换的作用 |
| 1.2.2 全光码型转换研究现状 |
| 1.3 全光异或门研究概况 |
| 1.3.1 基于DI和SOA的全光异或门 |
| 1.3.2 基于非线性光子器件的FWM效应的全光异或门 |
| 1.3.3 基于PPLN的cSFG/DFG效应的全光异或门 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 SOA理论模型及仿真分析 |
| 2.1 SOA的结构 |
| 2.2 SOA理论模型 |
| 2.2.1 载流子速率方程 |
| 2.2.2 传输方程 |
| 2.2.3 SOA模型的求解 |
| 2.3 SOA的特性仿真 |
| 2.3.1 SOA的主要参数 |
| 2.3.2 SOA的载流子浓度和增益 |
| 2.3.3 交叉增益调制效应 |
| 2.3.4 交叉相位调制效应 |
| 2.3.5 辅助光的作用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于SOA-MZI的OOK/BPSK码型转换器 |
| 3.1 方案设计及原理 |
| 3.2 方案仿真验证 |
| 3.3 系统性能分析 |
| 3.3.1 仿真系统结构 |
| 3.3.2 控制光功率对系统误码率的影响 |
| 3.3.3 信号速率对系统性能的影响 |
| 3.3.4 转换后信号的传输性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SOA-MZI结构的全光异或门 |
| 4.1 方案设计及原理 |
| 4.1.1 BPSK码型的生成 |
| 4.1.2 全光异或门原理 |
| 4.1.3 异或门系统结构 |
| 4.2 方案仿真及结果分析 |
| 4.2.1 方案仿真验证 |
| 4.2.2 控制光功率对系统误码的影响 |
| 4.2.3 信号速率对系统性能的影响 |
| 4.2.4 系统功率代价 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）面向新型调制格式的全光多信道并行码型转换及再生的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 各种复用技术和新型调制格式 |
| 1.3 全光并行码型转换和再生的意义 |
| 1.4 国内外研究概况 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 2 基于SOA的偏振复用新型调制格式信号处理的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 偏振复用技术的相关理论基础和实现方法 |
| 2.3 新型调制格式信号的调制产生和解调接收 |
| 2.4 SOA中的多种非线性效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 波分复用信号并行码型转换 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多信道NRZ-OOK到RZ-OOK码型转换 |
| 3.3 多信道NRZ-QPSK到RZ-QPSK码型转换 |
| 3.4 多信道RZ-QPSK到NRZ-QPSK码型转换 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 偏振复用信号并行信号处理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模拟分析偏振态正交性变化 |
| 4.3 实验分析偏振态正交性变化 |
| 4.4 WDM-PDM-NRZ-QPSK到WDM-PDM-RZ-QPSK码型转换 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 相位调制格式的幅度再生 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 偏振复用RZ-BPSK信号幅度再生 |
| 5.3 单信道NRZ-BPSK信号幅度再生 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 OOK到PSK信号的码型转换 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 OOK到BPSK信号码型转换原理 |
| 6.3 多信道OOK到BPSK信号码型转换 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表学术论文目录 |
| 附录2 论文中缩略词含义 |
（8）半导体光放大器的载流子动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 全光信号处理 |
| 1.2 SOA的研究进展 |
| 1.3 研究SOA载流子恢复动态特性的意义 |
| 1.4 本论文的工作 |
| 2 SOA的理论模型 |
| 2.1 SOA的理论简介 |
| 2.2 SOA的物理过程 |
| 2.3 SOA的光学模型 |
| 2.4 SOA的材料模型 |
| 2.5 数值模拟简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 SOA中的微分增益系数对增益恢复的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 量子阱SOA理论模型 |
| 3.3 SOA的能带结构对微分增益系数的影响 |
| 3.4 微分增益系数对增益恢复的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于阶梯型量子阱SOA的载流子动态特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 阶梯型量子阱SOA的理论模型 |
| 4.3 模拟结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于DFB-SOA的载流子动态特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 DFB-SOA的理论模型 |
| 5.3 模拟结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基与QW-SOA波长转换中码型效应的偏振相关性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 原理简介 |
| 6.3 数值模拟结果 |
| 6.4 实验结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
（9）半导体光放大器的高速动态特性及应用于光信号处理的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光信号处理中的非线性光学器件 |
| 1.3 SOA 中的非线性效应 |
| 1.4 SOA 的超快动态特性及研究意义 |
| 1.5 基于 SOA 超快动态特性的超高速光信号处理的研究现状 |
| 1.6 本论文主要的研究内容和章节安排 |
| 第二章 SOA 的基本理论及数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SOA 的理论基础 |
| 2.2.1 SOA 中基本的物理过程 |
| 2.2.2 SOA 的超快非线性过程 |
| 2.3 SOA 中的基本方程 |
| 2.3.1 载流子速率方程 |
| 2.3.2 场传输方程 |
| 2.4 SOA 数值模型 |
| 2.4.1 扩展的场传输方程 |
| 2.4.2 增益和相位模型 |
| 2.4.3 增益色散 |
| 2.4.4 场传输方程的数值求解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SOA 增益和相位恢复特性的数值分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SOA 基本特性分析 |
| 3.2.1 增益色散的分析 |
| 3.2.2 Fiber-to-Fiber 增益特性的分析 |
| 3.2.3 SOA 的工作区选择 |
| 3.3 超短脉冲在 SOA 中的传输特性 |
| 3.4 SOA 增益和相位动态特性的分析 |
| 3.4.1 SOA 内载流子密度和温度的变化 |
| 3.4.2 带内超快非线性效应对 SOA 增益和相位恢复特性的影响 |
| 3.4.3 带间效应对增益和相位恢复速度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 SOA 超快相位恢复特性的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SOA 增益和相位恢复特性的实验研究 |
| 4.2.1 静态测量 |
| 4.2.2 动态测量 |
| 4.2.3 SOA 超快增益和相位恢复特性的分析 |
| 4.3 SOA 有效线宽增强因子时分变化特性的分析 |
| 4.3.1 有效线宽增强因子的概念 |
| 4.3.2 有效线宽增强因子时分变化特性的分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 SOA 频率啁啾特性及失谐滤波器减小 SOA 码型效应的原理分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SOA 的数值滤波模型 |
| 5.3 重复频率脉冲入射下的 SOA 频率啁啾特性的分析 |
| 5.4 码型效应引起的频率啁啾变化特性的分析 |
| 5.5 失谐滤波器消除码型效应的原理分析 |
| 5.6 蓝移失谐滤波过程中产生过冲现象的分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 对向传输模式下 SOA 超快动态特性及全光波长转换的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 对向传输模式下 SOA 动态特性的数值分析 |
| 6.2.1 对向传输模式下 SOA 增益、相位变化的数值模型 |
| 6.2.2 不同传输模式下 SOA 增益、相位及啁啾动态特性的分析 |
| 6.2.3 SOA 有源区长度对 SOA 增益和相位动态特性的影响 |
| 6.2.4 对向传输模式下 SOA 工作条件对增益和相位动态特性的影响 |
| 6.3 基于 SOA 对向传输模式的高速全光波长转换的研究 |
| 6.3.1 工作原理 |
| 6.3.2 实验方案 |
| 6.3.3 结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结 |
| 7.1 论文的主要内容 |
| 7.2 论文的主要创新点 |
| 7.3 需要进一步研究的问题 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
（10）量子阱半导体光放大器非线性效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 SOA 发展历程 |
| 1.2 QW-SOA 器件结构 |
| 1.3 SOA 在超高速全光信号处理系统中的应用 |
| 1.4 研究 SOA 非线性的意义 |
| 1.5 本论文的工作 |
| 2 QW-SOA 的数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 QW-SOA 有源区材料的选取 |
| 2.3 能带计算的理论背景 |
| 2.4 数值求解薛定谔方程的方法 |
| 2.5 求解 QW-SOA 的动态过程 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于能带工程提高 QW-SOA 的光学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超快增益动态特性及其优化方案 |
| 3.3 带间增益动态特性及其优化方案 |
| 3.4 相位动态特性分析 |
| 3.5 三阶非线性极化率研究 |
| 3.6 线宽增强因子研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于 QW-SOA 的超高速全光波长转换 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 增益和折射率的波长相关性分析 |
| 4.3 基于 QW-SOA 级联光学滤波器实现超高速全光波长转换 |
| 4.4 高斯型光学滤波器在波长转换方案中的作用 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于 QW-SOA 的 RZ-DPSK 信号幅度再生 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 优化 QW-SOA 的方法 |
| 5.3 单通道 RZ-DPSK 信号幅度再生方案的理论研究 |
| 5.4 双通道以及多通道 RZ-DPSK 信号幅度再生方案的理论研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于 QW-SOA 的全光波长转换和 RZ-DPSK 再生实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 全光 80Gb/s 单通道波长转换 |
| 6.3 全光 80Gb/s 广播式波长转换 |
| 6.4 RZ-DPSK 信号再生的实验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间所发表的文章列表 |
| 附录 |
四、Analysis of XGM-Based Wavelength-Conversion in SOAs Using Assist Light（论文参考文献）
- [1]多载波的产生与应用技术研究[D]. 张若嶒. 北京邮电大学, 2019(08)
- [2]QD-SOA中ASE特性与应用研究[D]. 陈捷. 电子科技大学, 2019(01)
- [3]基于半导体光放大器的波长转换及集成芯片的基础研究[D]. 郑秀. 电子科技大学, 2017(06)
- [4]基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究[D]. 刘天玮. 华中科技大学, 2017(03)
- [5]基于四波混频效应的全光波长变换研究[D]. 严小玲. 江南大学, 2016(02)
- [6]基于SOA的全光码型转换及异或门研究[D]. 刘龙清. 北京邮电大学, 2015(08)
- [7]面向新型调制格式的全光多信道并行码型转换及再生的研究[D]. 邹冰融. 华中科技大学, 2014(07)
- [8]半导体光放大器的载流子动态特性研究[D]. 覃翠. 华中科技大学, 2013(02)
- [9]半导体光放大器的高速动态特性及应用于光信号处理的基础研究[D]. 陈立功. 电子科技大学, 2013(11)
- [10]量子阱半导体光放大器非线性效应研究[D]. 黄喜. 华中科技大学, 2012(07)