基于QD-SOA-XPM的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、隨著全光網(wǎng)絡(luò)的逐步建立，利用量子點(diǎn)半導(dǎo)體光放大器(Quantum-dot semiconductor optical amplifier,QD-SOA)實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器以其具有較好的溫度不敏感性、較低的閾值電流以及較高的信號(hào)處理速度和量子效率等特點(diǎn)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。
　　本文根據(jù)QD-SOA的理論模型，建立了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真模型，并通過(guò)牛頓迭代法和龍格-庫(kù)塔法來(lái)求解仿真模型。建立了基于QD-SOA的交叉相位調(diào)制(Cross-pha

2、semodulation,XPM)型的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換(All-optical wavelength converter,AOWC)系統(tǒng)，詳細(xì)研究了輸入泵浦光功率(Pump power)、有源區(qū)長(zhǎng)度、泵浦光脈沖寬度(Pulse width)和最大模式增益等參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)換后探測(cè)光的相位差、轉(zhuǎn)換信號(hào)的Q因子(Q factor)特性和啁啾(Chirp)特性的影響。
　　1.研究了通過(guò)干涉儀兩臂的探測(cè)光相位差隨時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果表明，輸入泵浦光

3、脈沖寬度、最大模式增益、輸入泵浦光功率以及有源區(qū)長(zhǎng)度均能改變探測(cè)光的相位差和轉(zhuǎn)換光功率的大小。其中增大最大模式增益、輸入泵浦光功率、脈沖寬度和有源區(qū)長(zhǎng)度，均能夠增大轉(zhuǎn)換光功率。
　　2.仔細(xì)分析了線寬增強(qiáng)因子、損耗系數(shù)、輸入泵浦光功率和脈沖寬度以及最大模式增益對(duì)轉(zhuǎn)換光啁啾的影響。研究表明，減小線寬增強(qiáng)因子、增大損耗系數(shù)、減小泵浦光功率和最大模式增益以及增大脈沖寬度，能夠減小轉(zhuǎn)換光的啁啾，從而提高轉(zhuǎn)換光的質(zhì)量。取線寬增強(qiáng)因子為0.1

4、、損耗系數(shù)為300m-1、泵浦光功率為-10dBm、最大模式增益為1000m-1、脈沖寬度為1.0ps，得到輸出轉(zhuǎn)換光的正啁啾和負(fù)啁啾的峰值分別為4.90MHz、4.40MHz，而相同條件下，交叉增益調(diào)制(Cross-gain modulation,XGM)型全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換光正啁啾和負(fù)啁啾的峰值分別為0.70GHz、0.60GHz，這是XPM型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
　　3.以Q因子作為一個(gè)性能指標(biāo)研究了全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的輸出

5、信號(hào)質(zhì)量，結(jié)果表明：對(duì)于輸入泵浦光功率，存在一個(gè)最大值(-12dBm)使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的Q因子最大達(dá)到8.82dB，而較小的泵浦光脈沖寬度和最大模式增益、較大的有源區(qū)長(zhǎng)度都能夠得到高的Q值。在實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，優(yōu)化各參數(shù)數(shù)值，得到的Q因子達(dá)到16.68dB，輸出信號(hào)質(zhì)量較好。但是輸入泵浦光功率、脈沖寬度和有源區(qū)長(zhǎng)度的選取必須適當(dāng)，因?yàn)橥瑫r(shí)獲得高的消光比(Extinction ratio,ER)和Q因子存在一定的矛盾，因此選取參數(shù)時(shí)要兼

6、顧Q因子和消光比,以提高全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換質(zhì)量，減小誤碼率。
　　4.對(duì)比了QD-SOA-XPM型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和XGM型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器在相同條件下的Q因子特性。結(jié)果表明：最大模式增益、脈沖寬度、輸入泵浦光功率以及有源區(qū)長(zhǎng)度均對(duì)兩種全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的Q因子產(chǎn)生影響，并且XPM型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的Q因子特性優(yōu)于XGM型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。在能夠保證輸出轉(zhuǎn)換光信號(hào)質(zhì)量的條件下，基于XPM效應(yīng)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器對(duì)有源區(qū)長(zhǎng)度和脈沖寬度的要求更低，泵浦光功率的可變