高速全光邏輯與全光存儲(chǔ)的研究.pdf

1、高速高速全光邏輯與全光存儲(chǔ)全光邏輯與全光存儲(chǔ)的研究研究HighSpeedAllopticalLogicAllopticalStage學(xué)科專業(yè)：信息與通信工程研究生：黃標(biāo)指導(dǎo)教師：于晉龍教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一四年十二月摘要全光邏輯和全光存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)超高速、大容量光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。它克服了光纖通信中“光電光”轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的“電子速率瓶頸”的限制，能夠有效的緩解現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)中由于對數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理而產(chǎn)生的網(wǎng)

2、絡(luò)阻塞，極大的提高光網(wǎng)絡(luò)的處理速率。本論文的主要內(nèi)容如下：（1）在傳統(tǒng)的利用非線性光纖環(huán)鏡（NOLM）結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的全光邏輯方案中，大多只考慮自相位調(diào)制效應(yīng)和交叉相位調(diào)制效應(yīng)對NOLM的的影響，本文通過數(shù)值仿真和理論分析，進(jìn)一步研究了NOLM結(jié)構(gòu)中偏振態(tài)、輸入光偏振態(tài)、探測光偏振態(tài)對NOLM輸出傳輸特性的影響。最后通過將兩路40Gbs的光信號(hào)輸入NOLM中，通過調(diào)節(jié)偏振控制器，實(shí)現(xiàn)了“與”、“或”、“非”、“同或”、“異或”、“或非”等基礎(chǔ)

3、組合邏輯。驗(yàn)證了在單一的NOLM結(jié)構(gòu)中，能夠可重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)大部分的基礎(chǔ)組合邏輯。（2）研究了利用高非線性光纖（HNLF）中的非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的全光邏輯方案。首先從理論上研究了在NPR效應(yīng)的作用下，隨著抽運(yùn)光強(qiáng)度的變化，HNLF中探測光的兩個(gè)偏振方向上的非線性相移量。在理論分析的基礎(chǔ)上，將10Gbs的兩路光信號(hào)和一路直流光同時(shí)輸入HNLF，并在輸出端利用波分復(fù)用器和偏振分束器選擇出不同波長和不同偏振態(tài)的光信號(hào)，在同一個(gè)器件中

4、同時(shí)獲得了多種邏輯功能，通過調(diào)節(jié)偏振控制器和偏振分束器，實(shí)現(xiàn)了“與”、“或”、“非”、“同或”、“異或”、“或非”等基礎(chǔ)組合邏輯。通過不同基礎(chǔ)邏輯的組合，實(shí)現(xiàn)了半加器、半減器等組合邏輯功能。（3）通過理論分析與實(shí)驗(yàn)研究了注入鎖定的法布里珀羅激光器（FPLD）的輸出功率特性與注入功率的關(guān)系，隨著注入光波長失諧量的減小，輸出雙穩(wěn)態(tài)曲線的遲滯曲線的門限寬度減小，消光比逐漸增加的關(guān)系。進(jìn)一步，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了對10Gbs輸入信號(hào)的2.5GHz光存