基于光纖中非線性效應(yīng)的全光邏輯門研究.pdf

1、光邏輯器件在光存儲(chǔ)、光計(jì)算、光交換及光網(wǎng)絡(luò)中具有廣泛的應(yīng)用,響應(yīng)速度是光邏輯器件的重要性能指標(biāo)。目前,國(guó)內(nèi)外研究重點(diǎn)主要集中在利用半導(dǎo)體光放大器(SOA)的非線性特性實(shí)現(xiàn)光邏輯門,但受到載流子增益恢復(fù)速率的限制,基于SOA的光邏輯門響應(yīng)速率僅幾十Gbit/s,而高非線性光纖因其具備響應(yīng)速度快,所需輸入功率低,工作效率高,功耗小及良好的非線性特性等優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)的光邏輯門可以達(dá)到Tbit/s的超快響應(yīng),因此高非線性光纖很適合用來(lái)制作全光邏輯器

2、件。
　　 本文以光脈沖在非線性光纖中的傳輸方程為出發(fā)點(diǎn),對(duì)光纖中的非線性效應(yīng)進(jìn)行了理論分析,并數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)仿真了幾種全光邏輯門。具體工作如下:
　　 1.在查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,闡述了全光邏輯門的研究背景和意義,概括了全光邏輯門的研究現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn)方案。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具體條件,選取了基于光纖中非線性效應(yīng)的全光邏輯門作為研究對(duì)象。
　　 2.從非線性薛定諤方程出發(fā),探討了光纖中的自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制等幾種非線性

3、效應(yīng)對(duì)光脈沖在光纖介質(zhì)中傳輸時(shí)的影響。
　　 3.研究了基于光纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)的全光邏輯“與門”。分析了這種方案的工作原理,利用Matlab軟件編程,進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了10Gbit/s高斯脈沖邏輯“與”運(yùn)算過(guò)程,探討了各種參數(shù)對(duì)邏輯運(yùn)算結(jié)果的影響。使用Optisystem對(duì)10Gbit/s全光邏輯“與門”進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果相一致。通過(guò)分析仿真結(jié)果,提出一種基于光纖中自相位調(diào)制效應(yīng)的全光邏輯“與門”優(yōu)化方

4、案。
　　 4.研究了基于光纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)的全光邏輯“異或門”。分析了這種方案的工作原理,利用Matlab軟件編程,進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了10Gbit/s全光邏輯“異或門”的工作過(guò)程。使用Optisystem仿真驗(yàn)證了10Gbit/s全光邏輯“異或門”,仿真結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果相一致。通過(guò)分析仿真結(jié)果,提出了基于SPM光開(kāi)關(guān)和克爾開(kāi)關(guān)抑制邏輯“異或門”殘留余峰的方法。最后提出了一種基于光纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)的重構(gòu)“或門”實(shí)現(xiàn)方