QD-SOA波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換及邏輯運(yùn)算特性的研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的進(jìn)步，通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向高效、快速、低成本、大容量發(fā)展。全光網(wǎng)絡(luò)可以克服節(jié)點(diǎn)間光/電/光的電子轉(zhuǎn)換瓶頸，提高光纖寬帶利用率且通信成本低，信息容量大，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。量子點(diǎn)半導(dǎo)體光放大器(quantum-dotsemiconductor optical amplifier,QD-SOA)作為全光網(wǎng)絡(luò)重要器件具有增益大、線寬增強(qiáng)因子低及門限電流小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、邏輯運(yùn)算器中。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化器和全光邏輯器件

2、已成為全光網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的重要組成部分。消光比(extinction,ER)和Q因子可以很好的反映輸出波形的質(zhì)量，因此可以作為衡量波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、半減器、半加器性能的指標(biāo)。本文主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
　　1.介紹了全光網(wǎng)絡(luò)和全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，討論了量子點(diǎn)的概念和QD-SOA的工作原理。引入了基于QD-SOA的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和邏輯運(yùn)算器。
　　2.簡(jiǎn)單介紹了求解速率方程的牛頓法和四階龍格庫(kù)塔法。借助QD-SOA的靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，分析了不

3、同的注入電流、有源區(qū)長(zhǎng)度下QD-SOA的靜態(tài)增益隨注入光功率的變化，并且研究了載流子在有源區(qū)內(nèi)的分布情況。仿真結(jié)果表明適當(dāng)增加注入電流、有源區(qū)長(zhǎng)度可以獲得較大的增益，載流子濃度在有源區(qū)內(nèi)的分布是逐段減少的，輸出光功率是逐段增加的。
　　3.基于QD-SOA-XGM實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的功能,通過(guò)改變注入電流、泵浦光功率(pump power)、探測(cè)光功率(probe power)、線寬增強(qiáng)因子和泵浦光脈沖寬度來(lái)研究波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換光消光

4、比ER和啁啾的變化趨勢(shì)。仿真結(jié)果表明，選擇適當(dāng)大小的泵浦光功率、探測(cè)光功率、注入電流、線寬增強(qiáng)因子、泵浦光脈沖寬度可以獲得較大的消光比 ER和較小的啁啾，即得到較好的輸出波形。
　　4.基于QD-SOA-XGM實(shí)現(xiàn)了半減器邏輯運(yùn)算功能。輸出光的Q因子和消光比ER能很好的反映輸出光中邏輯“1”和邏輯“0”之間的差值，差值越大波形越好，邏輯“1”之間差值越小，波形越完善，所以可以把輸出光的Q因子和消光比ER作為衡量半減器性能的指標(biāo)。通

5、過(guò)改變輸入的泵浦光功率、探測(cè)光功率、注入電流密度和脈沖寬度找到能取得較高Q因子和消光比ER的輸入?yún)?shù)，仿真結(jié)果表明在泵浦光為14dBm，探測(cè)光為-9dBm，注入電流密度為22KA/cm，脈沖寬度為2ps條件下，半減器性能較好。
　　5.基于QD-SOA-XGM實(shí)現(xiàn)了半加器邏輯運(yùn)算功能。輸出光Q因子和消光比ER可以很好的反映輸出波形的邏輯“1”和邏輯“0”的差異，所以可以用Q因子和消光比ER作為衡量半加器性能的指標(biāo)。根據(jù)半加器的結(jié)構(gòu)