基于Kerr非線性效應(yīng)全光邏輯門的研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)信息化時(shí)代的臨近，對(duì)通信的需求呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。發(fā)展迅速的各種新型業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)的帶寬和容量提出了更高的要求。在目前的半透明光網(wǎng)絡(luò)中，電子交換和信息處理網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已接近了極限，為了解決電子瓶頸限制問(wèn)題，在未來(lái)的全光網(wǎng)絡(luò)中，全光開關(guān)將取而代之。全光開關(guān)作為實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)器件，在信息技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，其中一項(xiàng)重要的應(yīng)用就是用來(lái)構(gòu)成全光邏輯門，全光邏輯門在光域上能實(shí)現(xiàn)各種邏輯操作，是全光計(jì)算、全光通信傳輸系統(tǒng)等關(guān)鍵元器件。由

2、于Kerr非線性效應(yīng)，非線性耦合器能實(shí)現(xiàn)全光開關(guān)操作并能構(gòu)成相應(yīng)全光邏輯門，近年來(lái)備受關(guān)注，同時(shí)為了降低光開關(guān)的偏置功率，基于諧振腔光學(xué)雙穩(wěn)性的全光觸發(fā)開關(guān)也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。因此，本文主要利用了Kerr非線性效應(yīng)，對(duì)基于非線性耦合器交叉相位調(diào)制的全光邏輯門和基于諧振腔光學(xué)雙穩(wěn)性的全光觸發(fā)開關(guān)進(jìn)行了研究，具體的工作和主要研究結(jié)果如下：
　　首先，我們簡(jiǎn)要地介紹了非線性光纖耦合器的結(jié)構(gòu)，利用它的耦合模理論，對(duì)其開關(guān)特性和所能實(shí)現(xiàn)的

3、邏輯門操作進(jìn)行了分析。同時(shí)還概述了微型諧振腔的工作原理，利用耦合器的耦合原理，分別對(duì)單耦合器和雙耦合器諧振腔進(jìn)行了分析，通過(guò)仿真透射率與相移的關(guān)系曲線對(duì)各自的開關(guān)特性進(jìn)行了討論。
　　其次，我們通過(guò)合波器向耦合器輸入一束強(qiáng)度可調(diào)的泵浦光，用交叉相位調(diào)制方式引起Kerr非線性效應(yīng)，進(jìn)一步對(duì)非線性耦合器的開關(guān)特性進(jìn)行了研究。利用耦合模理論，當(dāng)輸入信號(hào)光的初始相位相同和不同時(shí)，通過(guò)仿真透射率與歸一化泵浦光的關(guān)系曲線，討論了各自所實(shí)現(xiàn)的全

4、光邏輯門。研究指出：當(dāng)輸入信號(hào)光的初始相位相同時(shí)，我們可以通過(guò)改變輸入泵浦光的功率，來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，當(dāng)取定一個(gè)泵浦光功率時(shí)，可以根據(jù)輸入信號(hào)光的不同組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的全光邏輯門；當(dāng)輸入信號(hào)光的初始相位不同時(shí)，可以通過(guò)改變輸入信號(hào)光的相位差，來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，當(dāng)取定一個(gè)特定的相位差時(shí)，同樣可以根據(jù)輸入信號(hào)光的不同組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的全光邏輯門。由此可見，我們不僅可以通過(guò)改變泵浦光功率來(lái)實(shí)現(xiàn)全光開關(guān)的操作,還可以改變輸入信號(hào)光的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5、>　　最后，主要介紹了基于雙耦合器諧振腔的全光觸發(fā)開關(guān)，用光學(xué)雙穩(wěn)特性產(chǎn)生的Kerr非線性效應(yīng)，對(duì)微型諧振腔的開關(guān)特性進(jìn)行了分析。根據(jù)耦合模理論，考慮并分析了失諧量對(duì)雙穩(wěn)特性的影響，利用數(shù)值法和解析法這兩種不同的方法來(lái)求解微型腔內(nèi)的雙穩(wěn)特性曲線，研究結(jié)果表明這兩種方法得出的結(jié)果趨于一致。還分別計(jì)算了當(dāng)考慮和忽略非線性損耗時(shí)的雙穩(wěn)情況，當(dāng)把非線性損耗計(jì)算在內(nèi)時(shí)，通過(guò)向微型腔中摻雜鉺來(lái)獲得增益，從而來(lái)補(bǔ)償損耗，有效地降低了偏置信號(hào)功率。為實(shí)