基于XGM的SOA波长变换器噪音特性分析及优化设计

利用动态载流子恢复时间可以精确模拟基于交叉增益调制的SOA全光波长变换器的饱和增益效应,本文将SOA分段ASE噪音功率和分段动态模型结合,得到沿长度分布的ASE噪音功率,并讨论了偏置电流、泵浦光和探测光的波长、功率、SOA长度对消光比和信噪比的影响理论计算结果表明,大的偏置电流有利于提高消光比和信噪比;对于一定的输入波长,相对较大的泵浦光和相对较小的探测光变换效果好;SOA的长度存在最佳值.     

全光波长变换器消光比特性的理论研究

半导体光放大器（SOA）是具有优良非线性效应的光子器件,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,建立了基于SOA的交叉增益调制波长变换理论模型,并利用分段模型分析方法,对SOA的交叉增益调制波长变换的消光比特性进行了详细的研究。研究结果表明,适当增大信号光功率、减小探测光功率并选择合适的波长差和SOA长度,可以有效地提高传输信号的消光比。     

探测光功率对半导体全光波长变换器性能的影响分析

根据半导体光放大器的高频滤波效应,利用动态载流子恢复时间的概念,分析了基于半导体光放大器交叉增益调制的全光波长变换器中变换信号的波形、啁啾与探测光功率的关系。理论计算表明,在保持变换信号消光比相同的情况下,在大的探测光功率下,变换信号的波形将变好,并且啁啾对变换信号码间干扰的影响会减小,理论很好地解释了文献中的实验结果。     

半导体激光器型全光波长转换器的啁啾分析

利用速率方程分析了转换信号光的频率啁啾,考虑到了外界注入信号光的放大.转换过程中,信号光的注入将会导致了光腔内载流子数发生变化,进而引起激光器输出频率的改变,产生啁啾.研究发现,较大的激光器注入电流可以有效地抑制频率啁啾,较高的注入信号光功率则可以在保证高转换信号消光比的同时抑制频率啁啾.     

基于半导体光放大器交叉偏振调制效应实现正、反相波长变换

利用琼斯矩阵,对基于半导体光放大器中的交叉偏振调制效应实现全光波长变换进行了理论分析.结果表明,利用这种机制可以实现同相与反相波长变换.在实验上同时实现了10Gb/s归零信号的正相与反相波长变换,输出消光比分别达到了6.9 dB和8.1 dB.     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换啁啾特性的分析

对基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换后信号的啁啾特性进行了分析。研究了输入信号光和参考光和功率、波长、转换速率、信号光消光比以及半导体光放大器的偏置电流对转换后信号啁啾的影响。     

基于半导体光放大器差分平衡控制的全光相位调制研究

不经过光电转换的全光相位调制是实现无电中继的相干通信的关键技术之一。半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）由于具有非线性系数高、体积小等优点成为全光相位调制系统的关键器件。但因SOA中交叉相位调制与交叉增益调制同时存在,使目前基于SOA的相位调制信号不可避免地产生功率起伏,影响了信号质量。为此,提出了一种利用差动平衡信号控制级联SOA的全光相位调制方案,分析了方案原理,并实验实现了全光相位调制,消除了相位调制过程中因SOA交叉增益调制效应产生的波形起伏,完成了原理验证。该调制方案对实现高阶编码格式的全光波长变换,提升网络的灵活性和扩展性具有重要意义。     

基于半导体光放大器的交叉增益调制效应实现2.5Gb/s归零码的全光波长变换

采用半导体光放大器的交叉增益调制进杆了2.SGb/s的归零码光脉冲的波长变换。向下波长变换间距大于20nm,向上波长变换间距大于10nm.对变换信号测量了接收机入纤功率和误码率的关系。对实验结果进行了分析,实验表明采用半导体光放大器的交叉增益调制效应对归者吗进行波长变换时存在着一些问题。     

非线性光环境及其在全光波长变换技术中的应用

本文扼要叙述了非线性光环境的构成及工作原理,介绍了它在全光波长变换技术中的应用。     

非线性布拉格光栅双稳特性的理论研究

基于耦合模理论,利用椭圆积分方法对非线性布拉格光栅(NLBG)的双稳特性进行了理论分析,推导出较为普遍情形下表述NLBG输出强度与输入强度之间关系的解析表达式,并采用数值模拟的方法研究了NLBG双稳态对光栅内部参数的依赖性.结果表明：NLBG双稳特性不仅对耦合系数与光栅长度的乘积具有整体依赖性,而且对耦合系数和光栅长度具有单一依赖性.关键词：非线性布拉格光栅双稳态椭圆积分耦合系数     

基于半导体光放大器瞬态交叉相位调制效应的高速反相和同相波长转换的研究

采用半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制效应是实现高速全光信号处理的有效途径.利用SOA和带宽为0.4 nm的窄带滤波器同时实现了重复频率为10 GHz、脉冲宽度为10 ps的同相和反相全光波长转换.当滤波器的中心波长相对于探测光载波波长蓝移0.25 nm或者红移0.05 nm时,得到反相波长转换;当滤波器的中心波长相对于探测光波长蓝移0.29 nm或者红移0.25 nm时,得到同相的波长转换.同时用数值模拟了从同相到反相波长转换的极性演化过程,理论分析和实验结果基本相符.关键词：半导体光放大器波长转换瞬态交叉相位调制     

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     

100Gb/s归零码信号的2R再生

本文提出了基于半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制(T-XPM)效应与交叉增益压缩(XGC)效应的全光2R再生方法, 同时研究了SOA中的T-XPM效应获得反逻辑码信号以及XGC 效应光开关门的特性, 实现了100 Gb/s归零码(RZ)信号的2R再生, 接收机灵敏度提高了1.7-2 dB; 对该方案中的反逻辑码对于再生效果的影响进行了量化研究, 并在C波段范围内研究了该再生方案的再生效果, 实现了覆盖1535-1555 nm的全光2R再生.     

基于相向工作方式下交叉增益调制型波长转换器特性的研究

全光波长转换器是密集波分复用系统中的关键光电子器件,也是混合WDM/OTDM光网络实用化的关键部分。从脉冲传输方程和载流子密度方程出发,详细分析了相向工作方式下交叉增益调制型波长转换器转换后光的消光比和啁啾特性。在分段动态模型中考虑了剩余端面反射和自发辐射噪声的影响,模拟结果为交叉增益调制型波长转换器的性能优化提供理论依据。     

A novel approach to all-optical wavelength conversion by utilizing a reflective semiconductor optical amplifier in a co-propagation scheme

Nonlinear optical gain modulation in an InGaAsP/InP bulk reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) is studied. The differences of the optical properties between RSOAs and conventional SOAs are initially investigated. All-optical wavelength conversion based on nonlinear gain modulation in RSOAs is demonstrated at a bit rate of 2.488 Gbit/s. It is shown that a bit-error-rate of <10⁻⁹ can be achieved and an extinction ratio of >9 dB can be obtained at a bit rate of 2.488 Gbit/s with a 2³¹-1 non-return-to-zero (NRZ) pseudorandom bit sequence (PRBS). In comparison with conventional SOAs, wavelength conversion by RSOAs shows much improved performances in high-speed all-optical wavelength conversions.     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明,由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应,故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示,恰当地选择输入抽运光的功率范围,ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善.关键词：波长转换半导体光放大器集成双波导半导体光放大器光开关     

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.