增益饱和反射型量子点半导体光放大器高通特性

反射型量子点半导体光放大器(R-QDSOA)相较于传统RSOA具有皮秒级的载流子恢复速率和几十GHz的调制带宽,将其应用在高速的波分复用无源光网络(WDM-PON)中具有巨大的潜力.根据R-QDOSA的载流子速率方程和光场传输方程,建立了R-QDSOA的仿真模型,对其在增益饱和情况下的高通特性进行研究.研究结果表明:通过增加输入光功率、最大模式增益、有源区长度和减小注入电流,可提高最大信号增益和3dB截止频率;通过合理的参数设置,R-QDSOA的3dB截止频率可高达10GHz以上.该研究在无色WDM-PON的再调制方面展现了巨大的优势,并对提高R-QDSOA调制带宽具有理论指导意义.     

基于半导体光放大器四波混频效应的多种调制格式的波长转换实验

实验报道了利用半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应实现多种码型的波长转换.其中对于非归零(NRZ)信号实现了从单信道到三信道的多波长转换.调制速率从10 Gb/s到40 Gb/s均实现多波长转换.对于归零(RZ)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的RZ格式的波长转换和40 Gb/s的载波抑制归零(CSRZ)格式的波长转换,利用光纤布拉格光栅(FBG)作为带陷滤波器消除共轭光和抽运光之间的串扰.对于非归零差分相移键控(NRZ_DPSK)信号分别实现了20 Gb/s和40 Gb/s的波长转换,利用实验室自制的光纤延时干涉仪进行NRZ-DPSK信号的解调.基于FWM效应的转换光的输出消光比大于7 dB,转换后消光比退化约为3 dB.     

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.     

基于半导体光放大器进行光标签提取的性能分析

利用半导体光放大器增益饱和数学模型,第一次分析了基于单个半导体放大器进行光标签提取的节点性能.通过对半导体光放大器的参量分析和优化,仿真显示,对于标签速率2.5 Gb/ s 、净荷速率40 Gb/s 的光分组包,提取的标签消光比可达到13 dB.     

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     

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SOA光纤环镜的NRZ信号时钟分量提取的数值模拟

采用半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)的分段模型,对基于SOA光纤环镜的非归零 (Non-Return-to-Zero, NRZ)信号时钟分量提取进行了数值模拟.SOA光纤环镜可以将NRZ信号转化为包含其时钟分量的伪归零(Pseudo-Return-to-Zero, PRZ)信号给出了2.5Gb/s下的模拟计算结果,并与实验结果进行了比较,进一步给出了10Gb/s下的模拟计算结果.     

基于XGM波长变换系统中变换脉冲上升时间和脉冲宽度的研究

本文首先对半导体光放大器(SOA)中影响载流子寿命的因素进行了简单的理论分析,建立了SOA中动态载流子的模型,并且用这个模型分析了在2.5Gb/s非归零码(NRZ)条件下,基于交叉增益调制(XGM)波长变换系统中,泵浦光和信号光不同功率组合、不同波长组合,SOA的不同偏置电流等条件对变换脉冲的上升时间和脉冲的半高全宽的影响,并对结果进行了理论上的解释.     

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.     

正交频分复用信号的全光波长变换性能研究

实验验证了在半导体光放大器(SOA)中基于四波混频(FWM)效应的单抽运、垂直双抽运和平行双抽运对光正交频分复用(OFDM)信号波长变换特性。信号光源经2.5 Gb/sOFDM电信号直接调制后和抽运光耦合,经光放大器后在SOA中实现波长变换。实验结果显示,经SOA的FWM效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号。实验测量了转换的OFDM信号的误码特性曲线图和星座图,结果表明,平行双抽运模型的系统功率代价最小。实验结果与理论分析是一致的。     

新型全光逻辑与门的理论和实验研究

提出一种基于级联单端半导体光放大器（SOA）中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门， 建立了该方案的理论模型，数值模拟和实验实现了10Gb/s的全光逻辑与运算功能，分析了逻辑与运算结果与输入信号功率和消光比之间的关系，理论分析结果与实验结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑与门     

基于双半导体光放大器的读/写分别控制的新型全光缓存器

全光缓存器能够在光域内对数据包进行缓存,解决数据包在节点的冲突。提出了一种新型可擦写的全光缓存器,该缓存器以半导体光放大器(SOA)为非线性相移器件,利用信号光和控制光在半导体光放大器中的交叉相位调制实现信号在光域内的"写入"和"读出"。在注入信号峰值功率相同的条件下,双半导体光放大器结构的采用还可以对信号光实现功率补偿,比利用单个半导体光放大器进行"写入/读出"控制延长了缓存时间,并能有效克服在数据包"写入"缓存器时造成的输出端口处信号光的泄漏。该缓存器顺利实现了2.5 Gb/s数据包的多圈缓存。     

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.     

利用单个半导体光放大器实现两个独立信号同时波长变换的实验研究

基于单个半导体光放大器(SOA),实现了两路独立信号(10 Gb/s)的同时波长变换。其中输入信号为消光比恶化的归零码,其"0"码具有较弱的光功率,并且偏振态与"1"码正交。利用SOA中四波混频(FWM)的强度与偏振相关特性,通过调节两路输入信号间的偏振角度,将两路信号的调制信息分别复制到了由四波混频产生的两路闲频光上。实验结果表明,输出的两路波长变换后的信号具有良好的消光比。     

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     

40 Gb/s信号全光3R再生实验

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里-珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里-珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。     

双波长数据包并行缓存

以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器(DLOB)为基础,实现了速率为2.5 Gb/s双波长数据的并行缓存.不同波长光信号合成后的功率随机波动,导致由半导体光放大器交叉相位调制产生的相位差随机波动.在考虑吸收损耗的情况下,对常用的半导体光放大器增益特性曲线进行了修正并与实测值拟合,得到了更为准确的增益特性曲线.在此基础上进行了理论分析,提出了通过调节控制光功率到最佳点以便减小相位差波动的方法.     

基于半导体光放大器结合延迟干涉仪的全光波长转换

研究了基于半导体光放大器(SOA)结合延迟干涉仪(DI)结构的伞光波长转换.分析了SOA-DI结构的工作原理和DI参数的作用,进行了10 Gb/s和40 Gb/s归零码全光波长转换实验研究.实验结果表明,基于SOA中交叉增益调制(XGM)效应实现的波长转换为反相转换,输出信号消光比较低.当工作速率较高时波长转换信号质量明显恶化.而SOA-DI结构可实现同相波长转换并可改善波长转换信号的消光比,从而改善单个SOA实现波长转换的性能并提高系统的工作速率,该结构还具有结构简单、可光子集成等优点.     

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F-P腔和SOA 100 GHz及200 GHz全光时钟恢复

解释了当信号速率是法布里-珀罗(F-P)腔的自由光谱区宽度(FSR)的整数倍时,利用F-P腔和基于半导体光放大器(SOA)级联偏移滤波的幅度均衡系统实现全光时钟恢复的原理。从理论上研究了幅度均衡系统中偏移滤波参数对时钟幅度抖动的影响,并且给出了理论上最佳的偏移滤波参数。实验中,为了解决时分复用(OTDM)系统中不同时隙信道信号光相位不同导致F-P腔输出光脉冲幅度严重起伏的问题,采用了对信号光进行波长转换的方法,最终利用FSR为102 GHz的F-P腔和幅度均衡系统成功地分别从102 Gb/s和204 Gb/s归零码开关键控(RZ-OOK)码信号中恢复出了102 GHz和204 GHz的光时钟。其中102 GHz时钟的幅度抖动为8.5%,时间抖动小于236 fs;204 GHz时钟的幅度抖动为9.4%,时间抖动小于251 fs。