基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的研究

提出了一种基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的新型方案，其理论基础是级联单端半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应.利用单端SOA的动态理论模型成功地模拟了输入信号光为20Gb/s固定格式非归零信号时，该方案分别得到逻辑“与”和逻辑“或非”两种不同的输出结果.最后进行了实验验证，模拟结果和实验结果基本相符. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑     

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.     

基于单个半导体光放大器的高速多功能逻辑门

采用半导体光放大器(SOA)中的非线性效应可以实现多种多样的高速全光信号处理. 利用SOA的非线性效应(包括四波混频、交叉增益调制、瞬态交叉相位调制等)实现了多种功能的逻辑运算，包括“与”、“或非”、“同或”、“或”和“非”. 由于SOA用于全光信号处理的调制速率受到增益恢复时间较慢的限制而无法实现高速的信号处理，在SOA后面级联一个带宽为0.32nm的失谐滤波器可以提高SOA的工作速率，仅用一个SOA实现了40Gbit/s的多功能逻辑门. 关键词： 半导体光放大器 全光逻辑门 瞬态交叉相位调制     

基于半导体光纤环形腔激光器的新型全光AND门和NOR门

提出了一种新型的基于半导体光纤环形腔激光器(SFRL)中同时发生的四波混频效应和交叉增益调制效应同时实现全光AND门和NOR门方案，并建立了这种全光逻辑门完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，研究了输入信号光峰值功率及SFRL中两个耦合器的耦合比对这种全光逻辑门输出特性的影响. 关键词： 半导体光纤环形腔激光器 全光逻辑门 四波混频 交叉增益调制     

基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中功率均衡的新方法

全光缓存器能够在光域内对数据包进行存储而不需经过光电光的变换,成为全光网的重要组成部分,其性能的优劣将直接影响到网络的丢包率等。但在半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制效应并存,导致基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中缓存后输出的数据包与未缓存数据包的输出功率间存在不均衡,使得网络误码率增加。在详细分析全光缓存器工作原理的基础上,利用半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制并存的现象,巧妙地提出了将控制脉冲反相并配合电可调衰减器的新方法。该方法简单易行,有效解决了此类全光缓存器中数据包输出功率不均衡的难题,缓存器性能得到了极大改善。此方法适用于所有基于半导体光放大器的环路型全光缓存器。     

基于SOA全光偏振调制的双信道光传输系统的仿真与分析

仿真并分析了基于半导体光放大器全光偏振调制的双信道光传输系统模型.该系统分别利用两级半导体光放大器的交叉偏振调制效应(XPolM),将两路独立的强度调制的抽运光变换到一路探测光的两个正交的偏振态上,实现双通道偏振复用的全光数据传输.首先对单个半导体光放大器的动力学过程进行了理论分析,数值计算了具有不同抽运光功率的半导体光放大器对探测光偏振态的影响,进而对双半导体光放大器偏振复用系统的调制/解调原理进行了分析,模拟仿真了双半导体光放大器的双通路偏振复用的调制及解调过程,仿真结果与实验结果相符.     

半导体光放大器的光-光互作用及其应用

半导体光放大器（SOA）中的非线性系数约为普通光纤的10^9，为光子晶体光纤的10^7，而且有4种光-光互作用，即交叉增益调制（XGM）、交叉相位调制（XPM）、交叉偏振调制（XSM）及四波混频（FWM），可以灵活地组成各种光信号处理器件，如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器……等，正成为整个光信号处理的基础。文章介绍了它们的原理和简单应用。     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔     

SOA动态增益特性的理论和实验研究

提出了SOA有效增益恢复时间的概念，同时推导了有效增益恢复时间的解析表达式.针对SOA在交叉增益调制型波长转换方面的应用，从理论上分析了注入电流、探测光功率、有源区长度对增益恢复时间的影响，实验测量了不同条件下SOA的增益恢复时间，实验结果与理论计算结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 增益恢复时间 全光波长转换器     

利用半导体光放大器实现10 Gb/s全光半减器的组合逻辑实验研究

提出了一种新型全光半减器组合逻辑方案.该方案基于两个半导体光放大器(SOA)和窄带光滤波器(NOBPF).利用SOA的四波混频(FWM)和交叉增益调制(XGM)效应,通过调整NOBPF的中心波长,第一个SOA产生逻辑"A·B"门,提供半减器的"借位",同时该SOA产生"同或"逻辑;第二个SOA产生"非"逻辑,两个SOA级联后产生逻辑"异或"门,提供半减器的"差"位.实验中,实现了两路10 Gb/s伪随机归零(RZ)码信号间的全光半减逻辑运算.     

基于多电极单端耦合半导体光放大器的交叉增益调制型波长转换器

提出了一种新型的基于多电极单端耦合半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制(XGM)型波长转换方案，并建立了这种波长转换器完整的宽带理论模型.通过数值模拟的方法，比较了基于多电极单端耦合SOA的XGM型波长转换和基于单电极单端SOA的XGM型波长转换的输出特性，结果表明前者的输出消光比优于后者，而且啁啾特性也略有改善. 关键词： 多电极 波长转换 单端耦合半导体光放大器 交叉增益调制 消光比 啁啾     

A NOVEL SCHEME FOR XGM WAVELENGTH CONVERSION BASED ON SINGLE-PORT-COUPLED SOA

A novel scheme for wavelength conversion based on cross-gain modulation (XGM) in single-port-coupled semiconductor optical amplifier (SOA), in which the input and output share one port, is brought forward. Experimental results and theoretical analysis show that this scheme can be achieved with simple implementation, high output extinction ratio and large input dynamic range. Based on this novel scheme, 2.5 Gbit/s wavelength up conversion with 12.8 nm span has been demonstrated with the output extinction ratio as high as 15 dB.     

Theoretical and Experimental Study on all-optical Wavelength Converters Based on the Single-port-coupled SOA

We analyze the all-optical wavelength converter (AOWC)-based on cross-gain modulation (XGM) in a single-port-coupled (SPC) semiconductor optical amplifier (SOA). A comprehensive dynamic model is developed by considering longitudinal variations of the carrier density, the residual rear-facet reflectivity of the SOA and the wide-band spontaneous noise emission. The numerical simulations for the novel wavelength conversion at 10 Gbit/s are presented based on the model. The extinction ratio (ER), conversion efficiency and pattern effect of the SPC-SOA-based wavelength converters are investigated, respectively. Compared with the traditional scheme of the double-portcoupled (DPC) SOA, the SPC-SOA scheme has better performance. We have obtained that the ER is higher than 10 dB with the pump wavelength turned over 15nm from experiments. The experimental results are in agreement with the simulation results.     

半导体光放大器引起的串扰及其抑制技术

由于半导体光放大器(SOA)的增益饱和效应,在波分复用系统中.每个信道的增益受到复用的其它信道的影响.SOA引起的各信道之间的串扰严重限制了其应用.理论研究了SOA增益饱和效应引起的信道间串扰.数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加SOA增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对SOA中串扰的抑制方法进行了理论和实验研究.数值模拟发现连续光注入可以抑制输出功率的波动,从而减小误码率,当复用10个信道时,连续光注入可以使功率代价减小2 dB;实验验证了两信道的40 Gb/s系统中,注入连续光可以减少SOA引起的信道间串扰.     

Design of ultrafast all-optical PolSK DMUX based on semiconductor optical amplifiers

A novel ultrahigh-speed all-optical demultiplexer (DMUX) with polarization-shift-keying (PolSK) modulation input signals is proposed. This design is based on four-wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA). For analyzing each amplifier, we use finite-difference method (FDM) based on solution of the traveling wave coupled equations. Using numerical simulation, the all-optical DMUX is theoretically realized at 40 Gb/s. We also study the relation between optical confinement factor and thickness of active layer of the SOA section successfully, and investigate the increasing effect of confinement factor on the DMUX optical output power. With this work, the confinement factor is increased from 0.3 to 0.48, and as a result, the output power approximately twice of its initial value is achieved. Moreover, the effects of polarization dependence of SOA on the output performance of all-optical DMUX for PolSK signal are theoretically investigated in detail.     

基于SOA和级联取样光纤光栅的多波长激光器

研究了基于半导体光放大器(SOA)和双段级联取样光纤光栅构成的新型结构多波长激光器.设 计了取样光纤光栅，计算了其反射谱，模拟了多波长激光器的输出光谱.基于自行制作的SOA 和取样光纤光栅，进行了多波长激光器的实验研究，得到了间隔为0.8nm、输出功率不平坦 度小于1.0dB的11个波长输出.理论和实验两个方面都可以验证：与基于普通取样光栅的多波 长方案相比，基于双段级联取样光栅的方案能改善输出谱平坦度，并可提高可激射波长数. 关键词： 半导体光放大器 取样光纤光栅 多波长激光器     

基于PolSK调制的四波混频型超快全光译码器

提出了一种新型的基于半导体光放大器（semiconductor optical amplifier, SOA）中四波混频（four-wave mixing, FWM）效应的超快全光译码器方案,方案中采用了偏振移位键控（polarization-shift-keying, PolSK）信号光.考虑SOA的偏振相关性,建立了这种全光译码器完整的偏振相关宽带理论模型.通过数值模拟的方法,从理论上实现了超快全光译码器,并研究了两输入信号光功率、SOA注入电流和SOA的偏振相关性对全光译码器输出特性的影响. 关键词： 全光译码器 偏振移位键控 四波混频 半导体光放大器     

基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光时隙交换处理能力研究

对基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转效应(NPR)效应的单一光缓存环多数据包的全光时隙交换(TSI)处理能力进行了理论和实验研究,在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙(TSI)必要条件的基础上,针对各种全光TSI操作要求得出了相应光数据包的调度方案,在实验上,以基于SOA中NPR效应的单一光缓存环实验系统,开展了多数据包全光TSI操作的实验研究,根据上述光数据包理论调度方案进行相应系统参数设定,进行了速率为10 Gb/s的3个和4个数据包的全光TSI实验,实验结果与理论预期相符合,研究成果为减少昂贵SOA元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI系统的结构提供了可靠依据,对推进全光TSI技术的发展具有重要意义。