【摘 要】
：
量子点半导体光放大器（SOA-QD）具有高增益、高饱和输出功率、低噪声系数、低温度灵敏性等优点,因此能够满足高速全光网络对器件的反应速度与传输质量的要求。利用QD-SOA实现的马赫-曾德尔干涉仪（MZI-SOA-QD）在信号的传输过程中能够克服反馈光波对光源的影响,并且还具有高输出信噪比、高消光比等特点,因此,QD-SOA-MZI在全光波长转换与传感解调等领域有着广泛的应用前景。利用QD-SOA-
【基金项目】
：
国家自然科学基金（No. 61674096）； 山东省自然科学基金（ZR2019PA010）；
论文部分内容阅读
量子点半导体光放大器（SOA-QD）具有高增益、高饱和输出功率、低噪声系数、低温度灵敏性等优点,因此能够满足高速全光网络对器件的反应速度与传输质量的要求。利用QD-SOA实现的马赫-曾德尔干涉仪（MZI-SOA-QD）在信号的传输过程中能够克服反馈光波对光源的影响,并且还具有高输出信噪比、高消光比等特点,因此,QD-SOA-MZI在全光波长转换与传感解调等领域有着广泛的应用前景。利用QD-SOA-MZI全光波长转换能够实现多种全光逻辑门。通过在全光逻辑门的输出端引入加速开关（Turbo-switch,TS）可以提升逻辑门的输出特性。Turbo-switch是由滤波器和QD-SOA级联组成,该结构能够提升QD-SOA的增益恢复时间,进而优化逻辑门的输出性能。因此本文主要围绕MZI-SOA-QD结构,设计了全光或非门和全光同或门,并且利用turbo-switch结构设计了基于QD-SOA turbo-switch MZI的全光或非门和全光异或门。论文的主要内容如下:1.简要介绍了基于QD-SOA-XPM的全光波长转换原理和基于QD-SOA-MZI全光逻辑门的工作原理,根据QD-SOA的跃迁速率方程和光场传输方程,阐述了分段模型、静态模型和动态模型。2.利用QD-SOA-MZI实现了全光或非门,通过仿真全光或非门的最大模式增益、脉冲宽度、有源区长度、线宽增强因子、反射率、注入电流密度以及噪声,研究了全光或非门的Q因子特性与消光比特性。并对仿真结果的影响因素进行了原因分析,得到了获得高Q因子与高消光比时各参数的取值范围。3.将两个QD-SOA-MZI结构级联,提出了一种实现全光同或门的新结构。通过仿真全光同或门的有源区宽度、输入信号波长、损耗系数、最大模式增益、激发态到基态的电子跃迁时间、输入信号光功率、线宽增强因子,研究了全光同或门的Q因子特性与啁啾特性,并对仿真结果的影响因素进行了原因分析。研究结果可以用于优化全光同或门的输出性能。4.将SOA-QD与turbo-switch MZI结构相结合,仿真分析了基于TSMZI-SOA-QD全光或非门,并与MZI-SOA-QD全光或非门的仿真结果进行对比分析。研究了两种或非门的最大模式增益、脉冲宽度、有源区长度、线宽增强因子对Q因子特性和消光比特性的影响。证明了TSMZI-SOA-QD全光或非门的输出特性更好。同时,利用turbo-switch MZI结构设计了基于TSMZI-SOA-QD全光异或门,仿真了有源区长度、激发态到基态的电子跃迁时间、浸润层到激发态的电子跃迁时间、探测光功率、注入电流密度、输入信号光功率、损耗系数对全光异或门Q因子特性,码型效应特性以及转换效率特性的影响,并对仿真结果进行了原因分析。通过调节仿真参数可以用于优化全光异或门的输出性能。
其他文献
频率选择表面（Frequency Select Surface,FSS）是一种具备空间滤波性能的二维周期阵列结构,通过对入射电磁波呈现透射和反射特性,实现带通、带阻的性能。作为一种无源器件,频选体积小易于与其他设备集成,工作频段可由UHF波段（300 MHz-3000 MHz）拓展至R波段（220 GHz-325 GHz）。本文设计了工作于毫米波频段的带通型频选,该频段具有较宽的带宽,易于小型化且
阵列天线对现代雷达与无线通信的发展意义重大,用于工程时为了降低天线系统的复杂度以及生产成本,希望在相同孔径约束下采用尽可能少的阵元组阵来实现阵列所要求的性能指标。稀布阵列天线不仅能够使用更少的阵元数目实现期望辐射方向图,还能减小阵元之间的互耦效应。故稀布阵列天线的优化技术成为了目前的研究热点。本文以更少的阵元实现更好的辐射方向图为目标,以矩阵束理论和灰狼优化算法为基础对阵列天线进行稀布优化。论文的
半导体微纳材料构成的光学微腔由于对光场具有良好的限制作用,在光-物质耦合领域的研究受到了人们的广泛关注。由半导体材料构成的微纳激光器在科研领域和工业领域得到了广泛的研究和应用。II-VI族半导体材料作为典型的宽禁带直接带隙材料,形貌丰富多样,且具有较大的激子束缚能和较高的振子强度值,一直是研究光-物质耦合效应的绝佳载体,硫化镉（CdS）作为其典型的代表材料之一,在可见波段的光电子器件如纳米激光器、
低维半导体材料以其独特的物理特性,在光电子学、磁学、纳米电子学、生物学、医学等领域有着极为广泛的应用。由于低维半导体材料内的光吸收和发光与激子的吸收与复合密切相关,激子效应在低维半导体光电器件的研究中非常重要,同时低维半导体材料内的杂质很大程度上会影响该材料的电学、光学等物理特性,因此对其进行研究具有重要意义。本文基于有效质量包络函数近似理论,采用打靶法和变分法研究了Zn O/MgxZn1-xO低
在微纳米光子学领域,电磁“热点”（电磁场的强局域）一直是光学功能器件实现的重点。因此,它受到了众多国内外光学领域研究者们的关注。相比较于表面等离激元,声子激元内在光学损耗低,且具有较长的声子寿命,从而弥补了表面等离激元在光学波段的内在缺陷,这有利于电磁“热点”的进一步实现。因此,探究声子激元的激发与调控是必要的。随着微纳米结构技术的进步与发展,超表面的出现为探究红外声子激元的激发和调控提供了新的研
随着全球信息化建设的持续推进,无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）凭借其配置简单、成本低廉等自身优势,正逐步渗透于各个应用领域。WSN特殊的部署环境和有限的节点能量在很大程度上约束了网络的寿命和性能,如何设计合理的路由协议来优化网络的能量分配以延长网络寿命成为了近年来WSN研究的热点之一。为了实现WSN的节能和延寿,论文首先对分簇路由协议的研究成果进行分析归纳
近年来,随着城市化进程的加快和信息技术的不断发展,智慧城市建设成为城市建设的基础。在智慧城市建设工作中,建设信息化社区尤其重要。相较于信息化社区,传统社区具有一定的缺陷,如大量的居民信息难以高效管理,流动人口数据统计不够全面;社区部门工作效率低、职能分工不明确,容易导致事务解决不及时、不彻底等问题。现有信息化社区的信息平台常常借助二维GIS技术,无法真实地展现社区场景,导致社区信息无法得到充分利用
监测局部pH的微小变化对于探索和理解电催化、生化工程、细胞生物学和生物医学等广泛领域的化学反应和生理过程是至关重要的。DNA作为一种可编程的材料,具有良好的生物相容性和空间寻址能力,在生物传感、药物递送和分子机器的构建等方面具有重要的意义。其中,DNA折纸术作为一种划时代的DNA自组装技术,能够可控的构建各种复杂的静态和动态纳米结构,其构象变化和纳米精度的定位功能为探测生化反应过程、研究单分子相互
当今科学技术迅速发展,5G通信技术已经成为全球范围内的研究热点。微带可重构天线因具有小型化,智能化,可集成化以及多功能化等优点,受到社会各界关注。本文设计了频率可重构5G微带天线、频率与辐射方向图混合可重构5G微带天线,具体工作如下:（1）频率可重构5G微带天线设计。第一种方式是通过改变天线辐射结构,由PIN二极管来控制天线主辐射贴片与附加贴片的连接与断开,实现运营商5G下行通信频段3.3-3.6
疾病标志物的早期检测对于疾病的临床诊断以及后续治疗具有极其重要的意义。光电化学（PEC）生物分析技术是近几年出现的一种新颖的,有前途的生物分子检测手段,PEC生物传感器采用光作为激发源,电信号作为输出检测信号,能够有效降低背景信号,具有灵敏度高,响应快,特异性强等优势。在PEC传感器的设计中,光电材料的确定尤为关键,具有优异性能的光电材料和较高的光电转换效率是提高生物传感器性能的关键因素。本论文主