基于高非线性器件的全光逻辑信号处理的研究博士论文.comp

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1、测试版本博士学位论文论文题目：基于高非线性器件的全光逻辑信号处理的研究论文作者：杜勇指导教师：张国平教授学科专业：无线电物理研究方向：光电子技术华中师范大学物理科学与技术学院2013年5月测试版本DissertationAll--opticallogic●processingl-lchnologiesDaseaonhighly·一nonlineardevicesByY．unDuSupervisor：GuopingZhangSpecialty：RadioPhysicsResearchArea：OptoelectronicTechnologyCollegeofPhysicalS

2、cienceandTechnologyCentralChinaNormaIUniversityMay2013测试版本华中师范大学学位黼创性声明棚授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名：杠名日期：纠；年厂月zg日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知

3、识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密，在——年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：缸貂孙签名：勺㈨智日期：纠弓年歹月z男日日期钞f1年、r月馏1P⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1f⋯⋯⋯．本人已经认真阅读“CALIS高校学位论文全

4、文数据库发布章程"，同意将本人的学位论文提交“CALIS高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的规定测试版本博士学位论文DOCT_}ORALDISSERTATIoN摘要密集波分复用、光时分复用技术与高级调制格式相结合，使得光通信系统的容量一再提升。与此相对应，现有的光网络的交换能力与传输能力严重失衡。全光分组交换网络的实现是解决上述问题的一个有效方案，然而由于全光缓存和全光逻辑等信号处理器件的不成熟，全光网络技术还未能达到实用的阶段。为了实现全光网络，迫切需要发展全光信号处理技术，设计和制作低功耗，高速率的全光信号处理器件，解决数据交换过程中的信号处理问题。全

5、光逻辑门是全光信号处理中的关键部件之一，在很多具有交换功能的单元中都起着至关重要的作用。本论文基于高非线性光纤、半导体光放大器等高非线性器件，研究了数据选择器、数据分配器等全光组合逻辑器件的实现以及基于相位编码数据的逻辑信号处理技术。主要内容和成果包括：1．研究分析了高非线性光纤中交叉相位调制对输入信号时域和频谱的影响，在此基础上提出了基于高非线性光纤中交叉相位调制的数据选择器方案。利用双向光纤非线性脉冲传输模型对40Gbit／s数据速率的RZ-OOK格式信号进行了仿真验证，实现了2选l数据选择器的功能。为提高所提出方案输出信号的传输性能和级联能力，进一步优化结构。通过合理

6、的选择输入信号的波长和功率，提出并论证了单波长输出的双向光纤传输和单向传输配置方案。分析了输入信号波长、功率、滤波器中心波长以及输入信号信噪比和啁啾等参数对系统性能的影响，给出了方案设计时参数的选择原则。2．基于光纤克尔效应的高速响应，提出了基于高非线性光纤交叉相位调制的l路-2路160Gbit／s数据分配器方案。通过数值仿真验证了所提出方案的可行性，仿真结果表明在合理设置系统参数的情况下，可以获得满足无误码率操作要求的输出信号。输入信号波长、峰值功率、光纤长度等参数与输出性能的相关性被分析。分析表明，为获得优化性能，系统中光纤长度，滤波器中心波长和输入信号功率等参数需要协

7、同考虑。讨论了40Gbit／s、80Gbit／s处理速率下系统的实现，并与160Gbit／s时的性能和参数的选择进行了对比分析。3．研究了基于载流子速率方程的半导体光放大器分段数值模型和SOA的非简并四波混频效应，在此基础上提出了三输入的RZ／NZR-DPSK格式数据逻辑异或门和RZ-OOK格式逻辑与门方案。数值分析了所提出系统的性能与输入信号参数的相关性。该方案无需重新配置系统的参数，仅改变输入信号即可实现两输入或三输入的RZJNRZ-DPSK格式逻辑异或门和RZ．OOK格式逻辑与门。4．基于SOA．MZI波长转