基于马赫-曾德尔干涉仪的全光逻辑异或门理论研究

基于半导体光放大器(SOA)和线性光放大器(LOA)构成的马赫曾德尔干涉仪(MZI),从速率方程出发,模拟了LOA的泵浦放大和增益箝制特性,建立了SOA MZI和LOA MZI结构全光异或门数值模型,通过控制探测光功率和偏置电流,实现了两路40Gbit/s信号的异或运算。并通过求解速率方程,对异或运算的结果进行了分析和比较;从器件结构上对2种异或门运算结果的差异给出了解释。结果表明:SOA和LOA中载流子恢复时间限制了信号处理速度;合理控制偏置电流和探测光功率可以提高信号处理能力;LOA具有增益箝制作用,对输入信号的扰动具有不敏感性;与SOA MZI异或门相比,LOA MZI异或门输出信号的消光比较高,功率较低;对于输出脉冲波形而言,LOA MZI异或门性能优于SOA MZI异或门。

利用TOAD实现全光逻辑操作的实验研究

未来的全光分组交换网中,全光逻辑操作将起到至关重要的作用。在对太赫兹光非对称解复用器(TOAD)进行详尽理论分析的基础上,提出了基于TOAD实现的全光与门、全光或门方案,并对这些方案进行了20Gbit/s的实验验证,讨论了实验结果。

细菌视紫红质在全光逻辑器件中的研究与应用

介绍了细菌视紫红质在逻辑器件中的研究与应用,总结了利用细菌视紫红质研究逻辑器件的方法,明确进一步研究逻辑器件的发展方向是智能化器件的开发.

基于半导体光放大器的新型全光逻辑与门

为了实现基于半导体光放大器的全光逻辑与门,采用了在半导体光放大器构成的马赫-曾德尔干涉仪的基础上,注入外部连续光的方法。以半导体光放大器速率方程为基础,对设计方案进行了理论分析和仿真验证,取得了不同重复周期、不同脉冲宽度的光脉冲序列经过全光逻辑与门操作后的输出数据。结果表明,该方案能对传输速率为10Gbit/s 或以下的信号进行正确与运算,同时,外光注入可以有效提高半导体光放大器信号处理速度。这一结果对基于半导体光放大器的全光逻辑的设计是有帮助的。

光子晶体全光逻辑或非门和非门的设计优化

提出了一种二维三角晶格光子晶体"或非"和"非"全光逻辑门设计。该设计使用空气中的硅介质柱光子晶体材料,其主体为四根光子晶体波导组成的四端口结构。通过平面波展开法和有限时域差分法计算了其能带结构和光学传输特性,并对其逻辑功能进行了分析。结果显示,通过控制光相位,该结构能够实现"或非"和"非"逻辑功能,结构尺寸为9.675μm×7.820μm,响应周期为0.388ps。

基于激发态吸收的曙红Y全光逻辑

用倍频ＹＡＧ脉冲激光作为控制光以使三重激发态对作为信号光的氦氛激光实现非线性光学吸收，从而演示了曙红Ｙ的全光逻辑，并在理论上进行了分析和讨论。

基于QD-SOA-MZI结构的全光逻辑门的性能优化

基于QD-SOA的XPM效应,用细化分段方法对QD-SOA静态和动态过程建模,采用四阶龙格库塔法格式和牛顿迭代法求解光场传输方程和速率方程,模拟全光逻辑与门的逻辑功能。采用"功率对比度积"这一新型特征参数作为系统优化指标,讨论MZI结构的时延时间、输入光功率等关键参数对此特征参数的影响,快速找到了时延、输入光功率的最优工作点,即当时延为15 ps、输入功率为15 dBm时,全光逻辑与门的性能最优。

三种基于EDFA的全光逻辑门及其应用

利用掺铒光纤放大器的增益缓变吸收和放大光脉冲信号的特性,结合光纤耦合器和萨格纳克干涉仪,提出了三种的不同结构的全光逻辑门,并分析了此三种全光逻辑门的优缺点和各自的用途。

基于四波混频的100Gbit/s全光逻辑异或门

该文利用高非线性光纤的非简并四波混频效应实现高速全光逻辑异或门。由于非简并四波混频过程中输出和输入光信号的复振幅是线性关系,因此,产生的闲频光携带了两束载波抑制归零差分相移键控调制格式的信号光的全光逻辑异或信息。通过数值模拟仿真,实现了100Gbit/s的全光逻辑异或门,并分析了信号光功率和探测光波长对全光逻辑异或门性能的影响。

基于光纤中非线性效应的全光逻辑“与门”和“异或门”研究

提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)中交叉相位调制(XPM)效应实现全光逻辑"与门"和"异或门"的方案,建立了理论模型,描述了实验方案,实现了10 Gb/s的全光逻辑"与"和"异或"运算功能,对结果进行了讨论和分析.研究表明:该方案性能稳定、结构简单、容易实现,仿真结果与理论分析结果相符合.但在正确的波形旁边,会出现多余的小峰,因此提出了一种基于光纤中自相位调制(SPM)效应的改进方案,抑制了小峰,优化了系统性能,并分析了逻辑运算结果与信号速率和消光比之间的关系.

基于一维光子晶体的全光逻辑门研究

考虑光场分布的影响,利用传输矩阵法研究了含有非线性缺陷的非对称一维光子晶体的透射特性,得到一种新的全光逻辑门的实现方法.由于光场在缺陷层中有着很强的局域,光子晶体的非线性效应得到增强.基于此,分析了场分布和缺陷层折射率的相互作用对光子晶体透射特性的影响,结果表明:通过合理设计,透射特性完全可以达到稳定状态.在此基础上设计了基于一维光子晶体的异或。

几种基于非线性效应的全光逻辑门及其发展

在未来的超高速光纤系统、全光信息处理及光子计算机系统中,全光数字逻辑器件将成为必不可少的基本单元。本文介绍了几类非线性全光逻辑门的基本结构及工作原理。分析了它们的优缺点,展望了未来的发展趋势。

一种全光逻辑或非门的理论和实验研究

基于单端半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制(XGM)效应实现了全光逻辑或非运算功能,建立了该方案的理论模型,进行了数值模拟。实验中实现了10 Gb/s的全光逻辑或非运算功能,并对理论模拟和实验结果进行了讨论和分析,指出了输出消光比与连续光功率及注入电流之间的关系。理论分析结果与实验结果相符合。

基于SOA非线性的全光逻辑运算的理论研究

半导体光放大器(semiconductor optical amplifier,SOA)是具有优良非线性效应的光子器件。其非线性特性在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用。从SOA载流子的速率方程和耦合波方程出发,经理论分析对SOA增益的非线性特性进行了研究和数值模拟,并通过连续光、脉冲光同时输入及两脉冲光同时输入两种情况,对SOA的交叉增益调制(XGM)这一重要的非线性效应进行了详细的研究和数值模拟。理论分析和数值模拟表明,基于SOA的这种非线性效应可以用来实现多种全光逻辑运算。

全光逻辑与门转换效率的研究

为了提高全光逻辑门的转换性能,对全光逻辑与门的转换效率进行研究。采用牛顿法和四阶龙格库塔法求解量子点半导体光放大器(QD-SOA)的三能级跃迁速率方程和光场传输方程,讨论全光逻辑与门的转换效率和误码率。结果显示:增加脉冲宽度、最大模式增益以及减小损耗系数、电子从激发态(ES)到基态(GS)的跃迁时间,都会提高全光逻辑与门的转换效率,而增大有源区长度使得转换效率先增大后减小。分别取脉冲宽度为2.0 ps,损耗系数为160/m,有源区长度为2.0 mm,电子从ES到GS的跃迁时间为0.16 ps,最大模式增益为3 000/m时,转换效率提高至7.147 5 d B。但是,选取有源区长度、脉冲宽度和电子从ES到GS的跃迁时间须适当,因为同时获得较高的转换效率与较低的误码率之间存在一定的矛盾。因此,选取参数时要兼顾转换效率和误码率,以提高全光逻辑与门的转换效率,同时减小误码率。

基于QD-SOA交叉相位调制全光逻辑或门啁啾特性的研究

利用马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)结构实现了基于量子点半导体光放大器(Quantum-Dot Semiconductor Optical Amplifier,QD-SOA)交叉相位调制(Cross-Phase Modulation,XPM)全光逻辑或门。变换光啁啾在一定程度上影响系统的传输性能与输出波形,通过求解跃迁速率方程,建立QD-SOA仿真模型,研究全光逻辑或门的啁啾特性,并仿真分析了有源区长度、背景光功率、脉冲宽度以及注入电流对啁啾的影响。结果表明:有源区长度设置在1.0~2.0 mm、背景光功率设置在小于0 dBm、脉冲宽度设置在1.0 ps左右,QD-SOA-XPM全光逻辑或门的性能较好。

基于QD-SOA-XPM全光逻辑或门的研究

基于量子点半导体光放大器的交叉相位调制效应(QD-SOA-XPM),利用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)模拟,实现了全光逻辑或门功能。选取Q因子和消光比作为衡量逻辑门器件性能的参数,仿真分析了注入电流、τ_(w2)、泵浦光功率、脉冲宽度、最大模式增益及有源区长度对Q因子和消光比的影响。仿真结果表明,当增大注入电流、减小τ_(w2)与最大模式增益时,都可以提高Q因子;当增大泵浦光功率、脉冲宽度和有源区长度时,Q因子和消光比的变化趋势相反。因此,在选取输入泵浦光功率、脉冲宽度与有源区长度时,要兼顾Q因子和消光比。

基于SOA-SI全光逻辑异或门及或非门的理论研究

对基于半导体光放大器和Sagnac干涉仪(Semiconductor Optical Amplifier Sagnac Interferometer,SOA-SI)的全光逻辑门进行理论研究。将泵浦信号作为控制信号,分析泵浦功率对SOA的载波数和增益的影响,并利用SOA-SI方案来实现异或门、或非门。仿真实验中,T端口和R端口的消光比分别为14.47 dB和5.12 dB.Q因子分别为8.79 dB和7.92 dB,比特误码率分别低至1.82×10^(14)和2.80×10^(10),眼图良好的张开度表明,在T和R端口的输出信号均具有较高的逻辑正确性和品质。

基于SOA-FWM的全光逻辑与门码型效应的抑制方法

全光逻辑门是光信号处理中的关键功能,半导体光放大器(SOA)因为具备体积小、工作波长范围宽、响应时间短及良好的非线性特性等优点,十分适合用来实现全光逻辑功能.利用SOA中的非线性效应(包括四波混频、交叉增益调制)实现了多种的全光逻辑门,如"与"、"或非"等.但是仿真结果表明,全光逻辑与门存在比较严重的码型效应,特别是输入信号中出现连"0"或连"1"的时候.码型效应是制约其性能的一个重要因素,所以通过让SOA始终工作在饱和状态,提出了一种抑制基于SOA-FWM的逻辑与门码型效应的方法.

基于掺锡As_2S_8条波导的全光逻辑门研究

实验研究了掺锡As_2S_8条波导的光阻断效应,提出一种新型的基于掺锡As_2 S_8波导的全光逻辑门方案,并试制了掺锡As_2 S_8条波导全光逻辑门,实验结果显示该逻辑门具有良好的波形特性,表明该材料适合做全光逻辑门,具有一定的应用潜力。