基于光纖中非線性效應的全光邏輯門研究.pdf

1、光邏輯器件在光存儲、光計算、光交換及光網絡中具有廣泛的應用,響應速度是光邏輯器件的重要性能指標。目前,國內外研究重點主要集中在利用半導體光放大器(SOA)的非線性特性實現光邏輯門,但受到載流子增益恢復速率的限制,基于SOA的光邏輯門響應速率僅幾十Gbit/s,而高非線性光纖因其具備響應速度快,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,實現的光邏輯門可以達到Tbit/s的超快響應,因此高非線性光纖很適合用來制作全光邏輯器

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,對光纖中的非線性效應進行了理論分析,并數值模擬和實驗仿真了幾種全光邏輯門。具體工作如下:
　　 1.在查閱國內外文獻的基礎上,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狀和實現方案。并根據實驗室具體條件,選取了基于光纖中非線性效應的全光邏輯門作為研究對象。
　　 2.從非線性薛定諤方程出發(fā),探討了光纖中的自相位調制、交叉相位調制等幾種非線性

3、效應對光脈沖在光纖介質中傳輸時的影響。
　　 3.研究了基于光纖中交叉相位調制效應的全光邏輯“與門”。分析了這種方案的工作原理,利用Matlab軟件編程,進行數值模擬,得到了10Gbit/s高斯脈沖邏輯“與”運算過程,探討了各種參數對邏輯運算結果的影響。使用Optisystem對10Gbit/s全光邏輯“與門”進行了仿真驗證,仿真結果和數值模擬結果相一致。通過分析仿真結果,提出一種基于光纖中自相位調制效應的全光邏輯“與門”優(yōu)化方

4、案。
　　 4.研究了基于光纖中交叉相位調制效應的全光邏輯“異或門”。分析了這種方案的工作原理,利用Matlab軟件編程,進行數值模擬,得到了10Gbit/s全光邏輯“異或門”的工作過程。使用Optisystem仿真驗證了10Gbit/s全光邏輯“異或門”,仿真結果和數值模擬結果相一致。通過分析仿真結果,提出了基于SPM光開關和克爾開關抑制邏輯“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制效應的重構“或門”實現方