基于硅光波导和微环器件的波分复用光网络色散监测

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要色散监测是实现高速光通信的一项关键技术，利用硅光波导的非线性效应进行色散监测可以实现全光网络化，集成化。硅光波导具有显著的非线性特性，当信号光和探测光耦合后通过硅光波导，会产生自相位调制(SPM)，交叉相位调制(XPM)，四波混频(FWM)等非线性效应。光通信链路中不同的残余色散值会在硅光波导中产生不同程度的SPM、XPM、FWM效应。利用Matlab实现硅光波导的建模，在验证模型的正确性之后，搭建基于该硅光波导的色散监测系统，通过合理地设置滤波器的中心频率和带宽，可同时测量由SPM、XPM、FWM效应产生的光谱变化结果，实现对链路中残余色散的监测。此外，硅

2、光波导中双光子吸收(TPA)和自由载流子效应不仅会使信号衰减，而且会引起光谱畸变，TPA会引起光谱变窄，自由载流子色散(FCD)会引起光谱蓝移。但在输入信号功率比较小时，这两种效应的影响基本可以忽略。研究表明该方案的色散监测范围最大可达±40ps／nm，该技术可用于实现光通信链路残余色散的芯片级监测。微环结构硅光波导能进一步提高对谐振频率处光信号的非线性作用，微环器件的应用将会有效地提高监测系统的微型化。关键词：光通信，色散监测，硅光波导，非线性效应，微环Il浙江大学硕士学位论文AbstractDispersionmonitoringisakeytechniqueofrealizing

3、high-speedopticalcommunication．Thestructurebeinganall—opticalsystemcanbeintegratedonachipwhenusingthenonlineareffectsofsiliconopticalwaveguidestomonitordispersion．Siliconopticalwaveguideshavenotablenonlinearity．Whenthesignalandprobelightgothroughthesiliconopticalwaveguideaftercombining，thesilico

4、nopticalwaveguidetakesonhighnonlineareffects，suchasself-phasemodulation(SPM)，cross-phasemodulation(XPM)andfour-wavemixing(FWM)，whichwillvaryinthedifferentresiduedispersionsofthelink．ThesiliconopticalwaveguideismodeledusingMatlabandthedispersionmonitoringsystemisestablishedbasedonthewaveguideafte

5、rvalidateit．Viaeffectivelysettingthecentralfrequencyandbandwidthofthefilters，thedifferentspectrumchangesrelatedtoSPM，XPMandFWMCanbedetectedsimultaneously,inordertomonitorthelinkdispersion．Asweknow,two—photonabsorption(TPA)andfleecardereffectsinsiliconwaveguideswillresultinnotonlyattenuation，buta

6、lsospectrumdistortion．TPAwillcausespectrumnarrowing，whileflee-carrierdispersion(FCD)willcauseblueshiftinspectrum．However,theseeffectsCanbeignoredwhentheinputsignalpowerislowenough．Finally,themonitoringdispersionrangecanbe±40ps／nmformaxinthisscheme．Theresearchtumsoutthistechniquecanbeusedtomonito

7、rtheresiduedispersionofthelinkonthechiplevel．Micro—ringstructureofsiliconwaveguidewillfurtherenhancenonlineareffectsinresonantfrequency．Applicationofmicro-ringdeviceswilleffectivelyimprovetheminiaturizationofmonitoringsystem