全光通信網(wǎng)中若干關(guān)鍵光器件的研究與應(yīng)用

全光通信網(wǎng)中若干關(guān)鍵光器件的研究與應(yīng)用摘要：全光通信網(wǎng)傳輸速率的不斷提高對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提出了更高的要求。因此,能夠支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)具有透明性、可擴(kuò)展性和可重構(gòu)性功能的光器件與相關(guān)技術(shù)受到了研究者的廣泛關(guān)注。集成半導(dǎo)體環(huán)腔激光器具有可集成、低功耗等優(yōu)點和獨特的非線性特性,是實現(xiàn)全光網(wǎng)節(jié)點關(guān)鍵功能的新型光器件。目前在國內(nèi)外 在全光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究都還處于起步階段許多新特性及其應(yīng)用的研究亟待拓展。本論文結(jié)合歐盟框架計劃下信息科學(xué)領(lǐng)域方向的項目以及國家項目“ /一泵多纖光傳輸技術(shù)的研究”和“全光波長交換關(guān)鍵技術(shù)”對應(yīng)用于全光網(wǎng)絡(luò)的集成半導(dǎo)體環(huán)腔激光器 、光時分復(fù)用 時鐘提取與解復(fù)用器、以及支持光層組播的光交叉連接 設(shè)備等關(guān)鍵光器件進(jìn)行了深入研究獲得了以下創(chuàng)新性成果：深入分析了 中獨特的注入鎖定下的腔內(nèi)增強型四波混頻 特性。提出了改進(jìn)型注入鎖定實驗配置方式使能夠在的波長范圍中實現(xiàn)個諧振波長的任意鎖定大大提高了注入鎖定的穩(wěn)定性和靈活性。系統(tǒng)給出了多階共軛光功率與注入信號光的功率、與鎖定主模之間的波長間隔、與諧振腔之間的波長失諧量之間的關(guān)系。并在此基礎(chǔ)上,首次探討了四波混頻 效率在 中高于半導(dǎo)體光放大器 及法布里珀羅激光器的深層物理原因有效解釋了 中 特有的多階共軛光產(chǎn)生的原因。首次建立了適用于分析集成半導(dǎo)體環(huán)腔激光器注入鎖定下 特性的多模速率方程理論模型并驗證了理論模型的有效性。該模型突破了傳統(tǒng)雙模速率方程模型的限制,將能拓展用于分析集成半導(dǎo)體環(huán)腔激光器中外注入下的各種多模耦合現(xiàn)象?；谠撃Ｐ?分析了多階共軛光的幅度與相位關(guān)系,提出了利用偶數(shù)階共軛光的相位信息“擦除”特性,可以實現(xiàn)相位調(diào)制碼型 、和 到非相位碼型 轉(zhuǎn)換的方案。首次提出利用集成半導(dǎo)體環(huán)腔激光器中的注入鎖定與 特性實現(xiàn)新型的光層組播方案并成功實現(xiàn)了/一到多的波長轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)分發(fā)。該光層組播方案具有消光比高,性能穩(wěn)定,波長和組播數(shù)量可配置的優(yōu)點；且在一到七信道的組播中僅需兩個激光源避免了傳統(tǒng)方法中1組播需要個泵浦源引起的成本過高問題。在此基礎(chǔ)上分別實現(xiàn)了基于 的注入鎖定和的/光信號的“與”和“異或”邏輯門以及/光生毫米波方案。這些全新的應(yīng)用成果拓展了集成 在全光網(wǎng)中的應(yīng)用。提出了一種基于級聯(lián)電吸收調(diào)制器的光電反饋環(huán)實現(xiàn)了 時鐘提取與解復(fù)用。該結(jié)構(gòu)能夠在 信號單次通過的情況下同時完成時鐘提取與解復(fù)用且性能穩(wěn)定時鐘抖動均方根 在反饋鎖定工作下由 降至。實現(xiàn)了 、 速率下 的傳輸及傳輸后無誤碼的時鐘提取與解復(fù)用功率代價在X 時分別為 與。實驗和理論研究了光學(xué)非對稱解復(fù)用器 在 實驗系統(tǒng)中的解復(fù)用性能探討了 制作的關(guān)鍵參數(shù)并解釋了實驗中觀察到的幅度抖動、串?dāng)_及基底噪聲等現(xiàn)象的成因。5首在“新型分布式波分纖分光路交換網(wǎng)”的基本構(gòu)思與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下提出了利用改進(jìn)型 元件在新型光路交換網(wǎng)中實現(xiàn)光層組播的方案。改進(jìn)型 中均勻光柵由啁啾光纖光柵取代可同時實現(xiàn)波長選擇和色散補償功能；通過與網(wǎng)絡(luò)中的信令系統(tǒng)和網(wǎng)管系統(tǒng)結(jié)合