高速全光波長轉(zhuǎn)換器濾波過程的優(yōu)化.pdf

1、全光波長轉(zhuǎn)換器是自動交換光網(wǎng)絡(luò)中波長級交換的關(guān)鍵光電子器件，它對組建靈活的全光網(wǎng)絡(luò)和充分利用有限的波長資源起到重要作用。半導(dǎo)體光放大器憑借其較大的非線性、直接電流泵浦、低成本、易集成等優(yōu)點已經(jīng)成為處理高速光信號的關(guān)鍵器件，基于SOA的40Gb/s 以下速率的全光波長轉(zhuǎn)換方案已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)。但是對于比特率高于40Gb/s的高速波長轉(zhuǎn)換，SOA 相對較長的載流子壽命使得基于SOA的波長轉(zhuǎn)換方案的轉(zhuǎn)換速率受到了極大限制。近來，利用SOA

2、 級聯(lián)光濾波器減小SOA 載流子慢恢復(fù)對波長轉(zhuǎn)換結(jié)果的影響從而實現(xiàn)高速全光波長轉(zhuǎn)換的報道不斷，SOA 級聯(lián)光濾波器結(jié)構(gòu)應(yīng)該是實現(xiàn)640Gb/s 甚至更高速率的全光波長轉(zhuǎn)換器的可行方案之一。因此本文的工作旨在通過數(shù)值模擬對SOA 級聯(lián)光濾波器實現(xiàn)高速全光波長轉(zhuǎn)換的機理進行全面深入的研究，并在此基礎(chǔ)上著重對光濾波器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，使之對SOA的輸出光有最好的濾波效果，改善波長轉(zhuǎn)換質(zhì)量。主要內(nèi)容和成果如下： （1）在廣泛查閱國內(nèi)外

3、文獻的基礎(chǔ)上，介紹了研究高速全光波長轉(zhuǎn)換器的背景和意義，并綜述了近年來基于SOA 級聯(lián)光濾波器實現(xiàn)高速全光波長轉(zhuǎn)換的方案。 （2）介紹了SOA中的高速非線性效應(yīng)和超快非線性效應(yīng)。并詳細闡述了考慮載流子加熱和光譜燒孔兩種SOA 超快非線性效應(yīng)時，建立適于模擬超短脈沖傳輸過程的物理和數(shù)學(xué)模型的方法，并在此基礎(chǔ)上分析了SOA 載流子和增益的慢恢復(fù)現(xiàn)象以及線性和非線性碼型效應(yīng)的概念和產(chǎn)生原理。 （3）建立了SOA 級聯(lián)失諧窄帶濾

4、波器的數(shù)值分析模型，以40Gb/s 信號脈沖注入為例，深入分析了SOA 級聯(lián)失諧窄帶濾波器實現(xiàn)高速的同相和反相波長轉(zhuǎn)換的原理。并通過數(shù)值模擬優(yōu)化了窄帶濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)，改善波長轉(zhuǎn)換質(zhì)量。 （4）建立了SOA 級聯(lián)非對稱馬赫澤德干涉儀（AMZI ）的數(shù)值分析模型，以40Gb/s信號脈沖注入為例，深入分析了SOA 級聯(lián)AMZI 再級聯(lián)失諧窄帶濾波器實現(xiàn)高速的同相波長轉(zhuǎn)換的原理以及SOA 級聯(lián)AMZI 實現(xiàn)多波長全光轉(zhuǎn)換器的原理。并通過