导读:本文包含了声光信号处理论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:超连续谱,高非线性光纤,光时分复用,分插复用
声光信号处理论文文献综述
孙剑[1]（2019）在《高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究》一文中研究指出随着信息时代到来,虚拟现实、物联网、高清视频直播等技术和业务深入人们的日常生活和工作,光纤通信系统时刻面对着巨大的带宽需求。研究人员通过提高单通道速率、优化频谱效率以及开发新的复用维度等方法不断增加系统容量,总结近30年来OFC会议上Post Deadline文章,可以发现实验室中的光纤通信系统容量平均每四年提高10倍。使用多种技术相结合的方式可以非常有效地提高通信系统容量,但也将同时大幅增加网络节点复杂度,进而对光信号处理能力提出更高的要求,如高质量光信号源生成、多路信号同时处理、对信号波长和带宽透明、降低节点复杂度等。能够应对复杂网络环境并且低成本的光信号处理技术将成为能否将实验室中的超大容量系统成功商用化的关键因素。本文结合参与课题内容,对正常色散区超连续谱生成机理、光时分复用(Optical Time Division Multiplexing,OTDM)分插复用器、全光波长转换、宽度调谐脉冲生成以及全光相关器等这些光信号处理相关技术进行理论和实验研究,得到一些有益的结论和成果,主要的创新点和研究成果如下:(1)理论研究了脉冲在高非线性光纤(Highly Non-linear Fiber,HNLF)正常色散区超连续谱演化过程中的光谱收缩现象。在正常色散区,脉冲光谱存在能量由两侧波长向内侧转移的机制,这种机制主要由四波混频(Four Wave Mixing,FWM)过程中的能量回传和群速度色散(Group Velocity Dispersion,GVD)导致的走离效应共同作用引起,出现在光波分裂(Optical Wave Breaking,OWB)现象发生之后,其发生的传输距离与脉冲峰值功率和光纤色散成反比。另外受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)和交叉相位调制(Cross-Phase Modulation,XPM)效应对光谱收缩现象具有不同影响,表现为:当脉冲内同一时刻重迭的频率分量间隔达到拉曼增益范围时,在SRS的作用下短波长分量会将能量转移给长波长分量,导致短波长分量收缩速度快于长波长分量;XPM在脉冲前后沿表现为不同特性,分别体现为红移和蓝移,这会导致两侧光谱收缩不同步。(2)理论研究了 HNLF正常色散区脉冲前后沿尾部非频移部分演化过程。SRS加速了前沿非频移部分的能量减弱过程,减缓了后沿非频移分量能量减弱过程,叁阶色散和自陡峭效应虽然可以导致光谱不对称展宽,但对于尾部非频移分量影响较小;XPM对非频移部分影响表现为脉冲不同频率分量在前后沿重合时,能量较强的部分对能量较弱的非频移部分进行相位调制,最先在靠近脉冲中心的位置发生,前沿的非频移部分出现红移,而后沿部分出现蓝移,传输过程中非频移部分一直受到XPM作用,红移部分持续红移,蓝移部分持续蓝移,波长逐渐靠近前后沿频移部分。(3)分别基于XPM和自相位调制(Self-Phase Modulation,SPM)效应提出了双向使用高非线性光纤结构的全光分插复用和波长转换方案,并进行了实验验证,相比于已有的方案,文中提出方案在仅使用一段HNLF的条件下实现了同时对两路OTDM信号分别进行处理,减少了使用器件数量,简化了系统结构,进行了 2*80 Gbit/s OTDM信号分插复用实验以及50 Gbit/s和20 Gbit/s信号同时波长转换实验,实验结果表明提出的结构都实现了信号无误码接收,具有良好的信号处理能力。(4)分别基于铌酸锂调制器的偏振特性和行波特性提出了两种宽度可调谐脉冲生成方案,并进行了理论分析和实验验证。相比于现有方案,提出的方案在仅采用一个单驱动强度调制器情况下实现了脉冲占空比21%-50%范围内连续可调,简化了系统结构。利用提出的宽度可调谐脉冲生成结构分别进行了 40Gb/s OTDM信号解复用和80 Gb/s OTDM信号100 km传输解复用实验,都实现了实现了无误码接收,实验表明提出的结构具备对高速光信号处理的能力。(5)提出了一种基于多模光纤中模式色散的全光相关器。理论和实验研究证明短脉冲光以不同角度从不同位置注入到多模光纤中可以激励起离散的模式群,这些模式群因模式色散在光纤输出端会形成特有的脉冲响应,依此可以建立空间到时间的一一对应关系。搭建了基于模式色散的全光相关器实验结构,完成了对8-bit码元的全光检测实验。另外当相关器脉冲响应为矩形时,提出的结构可以用于实现全光积分,并进行了实验验证。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-09-01）
倪双[2]（2018）在《磁光信号处理芯片设计与仿真》一文中研究指出磁光器件在光通信和光传感等领域有着广泛的应用,但目前多数磁光器件的体积比较大,不利于大规模集成。硅基集成芯片已成为器件小型化的重要演进方向,是目前的研究热点。本文的目的是将磁光材料和硅基波导结合起来,研制硅基波导磁光器件与多功能集成芯片。根据磁光非互易相移原理,通过分析磁光波导中磁化强度对导波光传播常数的影响,设计了磁场传感和磁光开关两种功能的磁光信号处理芯片。本文主要研究内容和创新如下:1.采用硅基磁光波导设计了一维、二维和叁维磁场传感芯片,其中一维磁场传感芯片由Ce:YIG/Si/Si O2磁光波导结构实现。通过改进磁光波导结构,提出了一种新型的Ce:YIG/Si-Ce:YIG/Si O2波导结构,它对波导截面内任意方向的磁化强度具有敏感性。采用这种新型硅基波导组成微环谐振器,分别测量TE和TM两种模式下微环谐振波长的移动,可获得磁化强度或磁场的大小和方向信息,从而设计出二维和叁维磁场传感芯片。在1550nm波长附近,经优化波导截面尺寸,磁场传感芯片在切向和法向的磁场灵敏性可分别达到0.105pm/[(k A/m)·μm]和0.080pm/[(k A/m)μm]。2.根据磁光非互易相移原理,设计了两种磁光开关芯片。一种是串联双环的磁光开关,通过优化微环半径和耦合系数等参数,其3d B带宽和消光比分别为0.8nm和15d B。另一种光开关芯片由磁光微环阵列和Sagnac结构组成,具体研究了微环阵列结构对开关磁场和光开关特性的影响。利用级联磁光微环的相移特性,仿真分析了Sagnac结构中心波长透射率和3d B带宽对磁化强度、波导耦合系数、波导损耗等的依赖关系,设计出了在1550nm中心波长插入损耗小于1d B、带宽为1.6nm的Sagnac磁光开关,其开关磁化强度为57.3k A/m。3.以Sagnac磁光开关芯片为例,从激发磁场的微带线频率响应以及磁光材料本身的微波特性两个方面,分析了磁光器件的动态特性,光开关的响应时间为纳秒量级。根据微带线阻抗的频率依赖性,仿真计算了Sagnac磁光开关的1d B截止频率为220GHz,其依赖于微带线的尺寸和有效介电常数等参数。根据磁光材料磁化率张量的交流磁化特性,分析了交流磁化强度的频率响应对光开关性能的影响,得到其交流磁化强度的谐振频率为3.8GHz,其依赖于直流磁场的大小。综合考虑,最终得到磁光开关切换速度在GHz量级,对应纳秒量级的开关响应时间。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-05-18）
黄凯[3]（2018）在《基于频谱光栅的光信号处理方法研究》一文中研究指出光子回波作为一种瞬态相干作用,是对共振介质在脉冲作用下形成的频谱光栅的非线性反映,其在信号产生、信号处理、存储等领域有着广泛的应用。掌握瞬态相干过程中的频谱光栅和光子回波的特性,是展开其应用研究的基础。而随着通信需求的增长,光学方法在信号处理、信号生成等方面的优势越发明显,因此,将光子回波应用于信号处理、信号生成,有着广阔的前景。本文基于包括光子回波在内的瞬态相干效应,围绕瞬态布居数光栅和超宽带信号生成展开研究。首先研究了脉冲与物质瞬态相干过程中形成的空间频谱光栅和光子回波特性,进而研究利用光子回波技术实现瞬态布居数光栅的形成及超宽带信号的生成。本文的主要工作包括:1.分析脉冲与晶体作用形成的空间频谱光栅及回波性质。从叁脉冲与两能级原子系统的相互作用出发,根据极化波与布居数光栅的关系,得到晶体中产生的回波数量及其矢量关系。采用Cayley-Klein参量法求解光学Bloch方程,推导每一个回波出现的时刻,并解释各个回波的形成机制。其后,针对叁脉冲光子回波现象中强度较大的二脉冲自发回波和叁脉冲受激回波进行研究。利用时域有限差分算法对Maxwell-Bloch方程进行数值求解,研究了晶体内形成的空间频谱光栅以及回波强度的性质。2.研究脉冲晶体作用中瞬态布居数光栅的形成及擦除过程,提出使用矩形脉冲代替高斯脉冲生成光栅的方法。利用第一个和第二个高斯脉冲先后与晶体作用生成布居数光栅,再用第叁个和第四个脉冲对光栅分别进行擦除和恢复初始状态,分析讨论影响光栅形成和擦除过程的因素,获得光栅形成的最佳脉宽范围以及光栅擦除的最佳脉冲延迟。另外,研究利用矩形脉冲代替高斯脉冲生成和擦除光栅的可行性,比较两种方法允许的脉宽及脉宽调谐范围,最后给出实现光栅形成和擦除的实验装置。3.提出一种利用光子回波合成高斯单周脉冲和高斯偶脉冲的方法。建立波形合成的理论模型,研究子脉冲间隔对合成波形的影响,将合成脉冲波形与目标波形进行对比分析,得到脉冲合成的有关参数。该方法可以实时地生成所需宽度及幅度的高斯单周和高斯偶脉冲波形。(本文来源于《天津理工大学》期刊2018-03-01）
蒋雯[4]（2017）在《基于扩展卡尔曼滤波的高频谱效率光信号处理技术》一文中研究指出近年来,基于卡尔曼滤波器的光信号协同估计技术针对光信号分模块数字信号处理中的环节代价、处理延时和调优参数耦合等问题提出了完美的解决方案,因此迅速成为了本领域的研究热点。光信号协同估计技术可以将多个数字损伤补偿结构简并成单个DSP结构同时进行跟踪和补偿。本文重点围绕偏振解复用、载波相位恢复、频偏估计领域协同估计技术进行深入研究,评估且提出多种协同估计方法,并结合数值仿真和实验平台等手段,对基于卡尔曼滤波的光信号协同估计技术的性能表现、应用范围进行验证。在偏振态和载波相位协同估计技术研究中,本文首先提出一种用于TDHQ信号(QPSK/16QAM混合信号)的盲和偏振态、相位协同估计方案。该方案基于扩展卡尔曼滤波(EKF),并且可以同时跟踪偏振态和载波相位。此外,不需要知道混合信号的帧结构组成。因此,该方案可以在收敛和跟踪阶段以全盲的方式进行。文章对系统性能与混合格式参数、环境变量的依赖关系进行了深入研究,具体参数和变量包括功率比(PR),帧长比(FR),相位噪声,残留频偏和偏振态旋转速率;其次本文将基于EKF的偏振态和相位协同估计技术扩展运用到高阶QAM系统中。通过考虑各种系统/信道条件(包括激光线宽,频率偏移和光纤信道偏振态旋转)下滤波器调谐参数的影响,详细研究了16QAM和64QAM情况下的EKF性能。通过仿真结果提出了不同系统/信道条件下的参数配置策略,研究显示EKF性能对调制阶数的依赖性。在载波相位和频偏协同估计技术中,本文修改和建模了印度理工Ankita Jain发表的基于EKF的非线性效应、载波相位噪声和频偏协同估计技术。在不考虑非线性效应的条件下,将该方案修改并应用于在112Gb/s PD-16QAM和PD-QPSK系统。通过仿真对该协同估计方案在两种调制格式信号下可以跟踪的最大频偏和相位范围进行研究,并探讨和评估了该方案的估计准确度。在前面工作积累的成果上,本文提出一种基于EKF的偏振态、载波相位和频偏叁种协同估计方案。它可以在DP-QPSK和DP-16QAM两种调制格式信号下同时实现跟踪偏振状态,频率偏移和相位噪声。该算法具有自身快速偏振态跟踪功能,对激光器线宽,频率偏移的容忍性高等优势,已在典型系统环境下通过数值仿真和112Gb/s PDM-QPSK相干光通信实验系统确认其跟踪性能。因此,它还有望运用到双偏振高阶调制格式,对其快速时变激光频率漂移和偏振状态进行实时性能追踪。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-06-01）
曹通[5]（2017）在《用于全光信号处理的量子阱半导体光放大器器件特性改善》一文中研究指出光通信网络取得了快速的发展,目前传输网络中的通信容量已经达到了 Pb/s量级,但在交换节点为了实现Pb/s量级的交换容量,传统的光电光的电域处理方式面临着越来越大的功耗压力和光电转换的速率瓶颈,越来越难以满足超高速大容量光通信网络的发展要求;而全光信号处理避免光电光转换过程,能降低功耗、提高处理速率,为高速光交换技术提供了新的途径。全光信号处理一般是基于器件的非线性效应来实现。在各种实现全光信号处理器件中,半导体光放大器(SOA)因为具有非线性系数高、体积小、便于集成、非线性效应丰富等优点,受到持续的关注和研究。尤其是量子阱SOA,既能通过能带工程实现非线性效应的选择性调控,又能利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法进行大规模的商业化生产,在各种非线性应用中被广泛采用。本文以用于全光信号处理的量子阱SOA为主要研究对象,针对波长转换、码型转换和信号再生等全光信号处理应用,通过优化能带结构和改善工作条件,选择性增强不同的非线性效应,得到了最佳的应用输出性能。概括全文的研究成果和贡献,有如下几个方面:(1)研究了用于全光信号处理的量子阱SOA理论模型。首先改进了量子阱SOA能带结构求解算法,在求解精度不变的情况下,求解时间减少为原来的1/103,求解内存减少为原来的1/333。其次将量子阱SOA的能带结构求解和密度矩阵方程结合起来,建立了量子阱SOA能带结构设计和材料极化率调控之间联系;进行了模块化编程,实现了主流Ⅲ-Ⅴ族量子阱材料极化率的计算。然后面向不同的应用场景,将能带结构求解、极化率计算和超快动态模型构建联系起来,建立了量子阱SOA载流子加热模型和超快偏振模型。最后详细分析了量子阱SOA能带结构对材料增益、微分增益、折射率变化、微分折射率变化、线宽增强因子、偏振相关增益和叁阶非线性极化率等SOA特征参数的影响,为用于全光信号处理量子阱SOA有源区设计提供了很好的参考标准。(2)理论研究了基于交叉增益调制(XGM)、交叉相位调制(XPM)、瞬态交叉相位调制(T-XPM)和四波混频(FWM)效应的波长转换技术,分析了存在的关键问题,提出了相应的改善方案。针对基于XGM效应的波长转换,通过调控载流子向阱区的注入过程可实现XGM效应的增强和载流子恢复时间的加快。针对基于XPM效应的波长转换,利用量子阱SOA传输方向的差异性可实现慢恢复过程的抑制,改善波长转换性能。针对基于T-XPM效应的波长转换,利用带凹陷的泵浦光实现了量子阱SOA中带内过程和带间过程相对强弱的调控,在无滤波器辅助的情况下载流子恢复时间只有2.75皮秒,工作速率可达到640Gb/s。针对基于FWM效应的波长转换,优化量子阱SOA能带结构可将叁阶非线性极化率增强2.3倍。(3)理论和实验研究了光通信网络中不同调制格式之间的码型转换。首次实现了带有再生和波长转换功能的40Gb/s非归零差分相移键控(NRZ-DPSK)信号到归零开关键控(RZ-OOK)信号的码型转换;通过延时干涉仪(DI)或者失谐带通滤波器对归零差分相移键控(RZ-DPSK)、非归零正交相移键控(NRZ-QPSK)和归零正交相移键控(RZ-QPSK)信号进行预处理,可进一步实现带有再生和波长转换功能的RZ-DPSK/NRZ-QPSK/RZ-QPSK到RZ-OOK的码型转换;更进一步优化了量子阱SOA有源区结构,增强了非线性效应,提高了码型转换性能和效率。对于NRZ到RZ的码型转换,提出了 XGM效应占主导作用的新方案,实验证明基于XGM效应的码型转换性能远好于之前基于XPM效应的方案;最后基于新方案实现了 2×80Gb/s偏振复用(PDM)NRZ-QPSK 到 PDM RZ-QPSK 码型转换。(4)理论和实验研究了基于交叉增益抑制(XGC)效应的相位调制信号的幅度再生。首次基于XGC实现了 NRZ-DPSK信号的幅度再生,在1×10-9误码处再生了 2.77dB;对实验中用到的两个非线性效应和设计需求完全不同量子阱SOA,进行了非线性效应的选择性调控,使得每个SOA都工作在最佳状态。进一步简化了 XGC的实验装置,实现了两路RZ-DPSK信号的幅度再生和量子阱SOA结构优化。最后研究了时隙间插PDMRZ-QPSK信号的幅度再生特性,设计了一种用于该信号再生的量子阱SOA,在整个C波段的偏振相关增益不超过0.2dB,工作速率可达到856Gb/s。(本文来源于《华中科技大学》期刊2017-05-01）
刘天玮[6]（2017）在《基于SOA交叉增益调制效应的全光信号处理技术研究》一文中研究指出在光通信技术日益发展的今天,人们开始对全光通信网络及其相关技术越来越重视。相比较于传统的电子通信技术,光纤通信技术不再受到‘电子瓶颈’效应对通信速率的影响,而在光信号处理部分使用全光器件可以进一步提高通信速率。半导体光放大器因其具有结构简单,体积小巧,易于集成而被广泛应用于光网络中的信号处理上。本论文基于半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应(XGM)对全光信号处理技术中的全光波长转换以及全光逻辑门进行了理论和实验分析,主要成果如下:(1)设计了基于SOA交叉增益调制(XGM)效应的全光密集波分复用(DWDM)波长转换系统并进行仿真以及实验。进一步分析了密集波分复用下不同波长对系统波长转换效率的影响规律。(2)设计了基于SOA的XGM效应的全光异或(XOR)逻辑门仿真及实验。讨论了信号光同向及相向输入半导体光放大器两种情况下对结果的影响,全光异或逻辑门中信号延迟,SOA偏置电流,EDFA增益大小等参数对输出结果的影响,获取了系统最佳工作状态参数。由于SOA带来的信号劣化使得输出逻辑‘1’难以识别提出利用归零码输入信号可以避免这一问题。(3)在基于SOA全光逻辑门中由于不同输入组合得到的输出逻辑‘0’功率不同,本论文提出一种增加辅助光的手段使得多个零电平的功率差大幅度降低。在理论分析基础上设计实验系统通过仿真与实验讨论了辅助光的光功率,消光比等参数对零电平功率差的影响,验证了该方法的可行性。(本文来源于《华中科技大学》期刊2017-05-01）
钱佳沁[7]（2017）在《基于高能效全光信号处理的研究》一文中研究指出随着人们对高速大容量网络的需求呈现出指数级速度的增长,全光通信网(简称,全光网)正极快地发展着。与以往的纯电网以及光电混合网不同的是,全光网中的信号将以光的形式完成传输、复用、交换等所有过程,其间不会经过任何光电转换。换而言之,原先电网中对信号所进行的各种处理过程都将在光域中完成,因此全光信号处理技术成为了全光网研究工作中的一个重要组成部分。全光信号处理技术在脱离了电信号参与的基础上,需在光域内完成对信号的所有处理,常见技术有:光调制、光复用、全光放大、全光整形、全光波长转换、全光模拟信号/数字信号转换与全光路由等等。与电子相比,光子具有极快的响应速度,所以全光信号处理技术能够打破电信号处理时由电学器件所带来的速度瓶颈,除此之外,由于全光信号处理过程中无需光电/电光转换器,在整个传输过程中,将极大地降低系统成本,简化设备复杂度。随着全光网的发展,全光信号处理技术因其高速、低成本等特点逐渐成为了该领域内的研究热点。其所含内容广泛,本课题的研究工作主要集中于级联全光波长转换器设计(全光波长转换技术)与全光相位敏感放大器设计(全光放大技术)。其具体内容包括:在基于高非线性光纤的全光波长转换技术方面,我们讨论了有关波长转换效率的问题。基于前期的理论研究,受激布里渊散射会限制光纤的入射功率,从而限制了非线性相移参数γPL,而γPL的大小又决定着波长转换效率的高低。由理论学习得知,受激布里渊散射阈值P_(th)的大小由光纤自身的性质所决定,且与非线性相移中的另一个参数——光纤长度L之间存在着反比关系,即光纤越长,P_(th)就越小。针对这样的矛盾关系,为了有效增大非线性相移γPL从而提高波长转换效率,我们提出了利用两段高非线性光纤级联取代等长度一条高非线性光纤的方案,对由该方案所设计的全光波长转换器的转换效率进行了数值仿真与实验验证,并得到了与预期基本一致的结果。除此之外,实验中还对该方案进行了系统性能测试,通过对接收信号误码率、眼图等的检测,证明了该方案具有良好的系统性能。此外,在全光放大技术方面,我们进行了有关高效相位敏感放大器的研究工作。相位敏感放大器与其他光放大器不同,它不具有自发辐射噪声,且其放大功能是基于非线性效应——四波混频实现的。在输入泵浦光功率不变的情况下,其增益大小由相位匹配度所决定,而能影响相位匹配度的因素又有许多。本课题主要探讨了色散对相位敏感放大器增益的影响。在研究工作中,对相位敏感放大器在不同色散情况下的增益进行了数值仿真,并绘制出了相应的关系曲线。随后,通过数值仿真结果找出优化色散值进一步进行系统仿真验证,对比发现,两种不同仿真方式下的增益结果完全吻合,且系统性能良好。本课题在追求级联波长转换器高转换效率与相位敏感放大器高增益的研究工作中,都是通过不断优化结构或参数,从而获得全光信号处理的高效性能。与同类技术相比,这一特点将使其具有强大的竞争力。此外,全光信号处理的高效技术在讲求绿色发展的时代中十分具有研究价值与意义。(本文来源于《苏州大学》期刊2017-04-01）
文花顺[8]（2016）在《面向光通信的应变硅与全光信号处理技术研究》一文中研究指出随着智能终端的出现以及新型业务的迅猛发展,网络中的信息流量一直处于爆炸式增长中,作为移动网络、互联网以及物联网的物理承载层,光通信与网络技术也在不断地演进与发展,以适应日益增长的带宽需求。未来光传输将朝着超高速、超大容量、超长距离以及低能耗的方向发展,光网络、光接入将朝着SDN (Software-defined networks)的方向演进,从而适应未来光通信与网络智能高效、绿色环保及灵活可重构等发展趋势。全光信号处理技术一直是光通信领域的研究热点,具有处理速度高、灵活节能等优势,是实现未来光传输和未来软件定义光网络、光接入的关键技术。实现全光信号处理技术的诸多介质中,硅基由于CMOS工艺兼容、价格低、通信波段光透明、高折射率、尺寸小、能耗低以及便于与现有的电子器件和光子器件实现单片、微纳集成等优点,成为全光信号处理技术的理想介质。但由于硅具有对称性的晶体结构,其本身不具有实现Pockels电光调制效应以及其它二阶非线性效应的二价非线性极化率。利用应力可以打破硅的对称性结构,在硅中诱导出二阶非线性极化率,这种利用应力打破其对称性结构的硅称为应变硅。应变硅中被应力诱导出的二阶非线性极化率可以用来实现硅基电光调制等其它信号处理技术,对实现光电集成、促进光通信的发展具有重要意义。此外,半导体光放大器(SOA,Semiconductor Optical Amplifiers)作为一种有源器件,由于具有较高的非线性、低功耗以及易于集成的特点,近二叁十年以来,也被广泛用于全光信号处理。本文对应变硅相关技术以及基于SOA的全光信号处理技术进行研究,主要研究工作和创新点包括:(1)提出一种实现应变硅的新方法——SIMOX3D雕刻技术,该方法通过SiO2条状掩膜、氧离子注入以及高温退火,形成埋层硅波导,SIMOXSi02的体积膨胀挤压埋层硅波导,在硅波导中产生应力,从而实现埋层应变硅波导结构,而顶层硅可以用来制作其它光电器件,从而实现3D光子集成。利用该技术实际制作硅波导,并且利用拉曼光谱技术对其中的应力进行测量,其应力大小为-163MPa,证明了利用该技术实现应变硅波导的可行性。(2)建立SIMOX3D雕刻技术的力学模型,其主要包括应力产生和应力松弛两个部分,利用该力学模型模拟分析了埋层硅波导中应力分布,模拟的应力与实验测量的应力相吻合,验证了力学模型的准确性。此外,该力学模型还可以用来分析埋层硅波导中的应变梯度。(3)利用针尖增强拉曼光谱(TERS)技术对应变硅波导进行高分辨率的应力测量,搭建原子力-针尖增强拉曼(AFM-TERS)实验平台,从拉曼散射理论出发,建立TERS系统的拉曼散射模型,将针尖引起的偏振改变和电场增强、入射光偏振态、入射光侧向入射角度以及硅的晶向都考虑进TERS拉曼散射模型,同时建立TERS拉曼谱峰值偏移-应力模型。利用所搭建的AFM-TERS拉曼系统对SIMOX 3D雕刻的硅波导进行应力测量,根据拉曼谱峰值偏移-应力模型,得到SIMOX 3D雕刻硅波导中分辨率为20nm的应力分布图。分析了 SIMOX 3D雕刻硅波导中的应变诱导的二阶非线性极化率,其中心区域的二阶非线性极化率大约为0.9pm/V,其结果表明SIMOX 3D雕刻硅波导可以作为一种潜在的面向电光调制器以及信号处理的新型的波导结构。(4)提出一种基于SOA中NPR效应的全光量化编码方案,该全光量化编码方案由量化编码单元阵列组成,每一个量化编码单元包括初步量化编码模块和增益动态补偿模块,初步量化编码模块和增益动态补偿模块都通过基于SOA中NPR效应的偏振开关(PSW)实现。通过建立SOA中光场的传输方程和载流子速率方程,建立PSW的数学模型。通过数值实验,研究PSW的转移函数曲线随SOA注入电流、探测光入射偏振角度、泵浦光入射偏振角度以及不同SOA的变化关系。最后,通过优化全光量化编码方案中的各个PSW的参数,实现分辨率为3bit的量化编码,并且对全光量化编码方案的性能进行了分析。所提全光量化编码方案具有高速率、高分辨率以及易于扩展的优点,同时该量化编码方案也具有低能耗和便于光子集成的优点。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2016-11-06）
武英晨[9]（2016）在《全光波长转换及全光信号处理集成器件的研究》一文中研究指出随着互联网应用的蓬勃发展,人们对网络带宽提出了更高的要求。通过波分复用(WDM)等技术,光纤中可以传输极大的数据量。然而,在路由节点或光网络数据中心,光纤中的光信号将被解复用、同步、整形、再生、提取头信息、转换波长后再路由到下一链路,这一过程中还有很多功能依赖于电域处理。光-电-光(O-E-O)转换成为制约通信带宽的重要因素。全光通信是指将光信号的处理更多实现在光层面,跨越电子瓶颈,在更低功耗、更低成本的情况下获得更大带宽。这是通信网络的一个重要发展方向。本文基于半导体光放大器(SOA)的交叉调制和半导体激光器的注入锁定原理,提出了全光波长转换和触发式光缓存的实现方式。V型耦合腔激光器(VCL)是一种基于半波耦合器选模,通过两个有微小光程差的谐振腔的游标效应实现大范围波长调谐并有很高的边模抑制比(SMSR)的激光器。它不需要光栅,制作工艺简单,十分便于集成。本文基于Ⅲ-Ⅴ位移量子阱集成平台(Offset Quantum Well Integration Platform),优化了量子阱结构设计,结合V型耦合腔激光器,提出了延时马赫曾德干涉型(DI-MZI)的SOA交叉相位调制(XPM)波长转换结构,包括延时波导、多模干涉耦合器(MMI)、SOA、有源无源耦合器等器件,可实现10 Gb/s归零码型全光波长转换,获得10 dB以上消光比。将此结构进行扩展与级联,我们提出了一种光纤间信道的全光路由体系。凭借成熟的CMOS工艺、低廉的价格及高折射率差,Si成为理想的光路集成平台。然而Si为间接带隙半导体,并不适用于做发光器件,因此,Ⅲ-Ⅴ/Si是实现超紧凑光子集成系统一个重要途径,通过结合Ⅲ-Ⅴ材料的高发光效率,可以实现有源无源器件的片上集成。本文基于聚合物BCB辅助晶片键合(DVS-BCB Adhesive Layer Bonding),完成了混合集成平台的非归零码(NRZ) 12.5 Gb/s单SOA的全光波长转换,并在40 Gb/s下获得清晰眼图。SOA有源长度仅为500 μm。在40 Gb/s时,10-5误码率下,功率代价小于3dB,转换波长覆盖1545 nm到1560 nm,功耗小于250 mW。除了光纤通信领域,在微波无线通讯中,也可以用光学方法得到更高效、便捷的解决方案。双波长激光器可以通过拍频获得太赫兹(THz)信号载波,并把此信号通过光纤传输,以极低损耗,覆盖更大范围,消除无线信号盲区。本文提出了一种基于SOI混合集成平台的双波长激光器,通过微环上覆盖光栅,达到对称单模劈裂,通过调节光栅反射系数及微环与波导的耦合系数,可以获得0～1 nm波长间隔可变的双波长激光。SOA在用于交叉调制时,需要工作在饱和区,伴以高功率的光信号注入。并且,为了获得更快的载流子回复时间,需要有大电流注入,这就伴随而来高功耗及芯片散热问题。在器件紧密集成的时候,热串扰是影响芯片性能的一个重要因素。为了能使芯片更为紧凑,功耗更低,基于VCL,我们实现了2.5 Gb/s 200 GHz信道间隔的NRZ波长转换,消光比(ER)达4 dB以上,边模抑制比(SMSR)达36 dB。通过对VCL的优化设计,我们发现了其波长切换的双稳态效应。通过将VCL偏置在调谐回线的中间点,注入波长与激光器双稳态的一对波长之一相符的一个控制信号,即可达到激光器触发式工作状态切换。在WDM系统中,可用于光信号头信息的提取和存储。触发脉冲光信号只需1 pJ,激光器存储和擦除的响应时间仅为150 ps左右。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-07-05）
桂成程[10]（2016）在《基于硅基光波导的光信号处理》一文中研究指出随着信息高速时代的到来,光通信网络快速发展,一方面光网络链路部分的信息传输容量不断得到提升,另一方面网络节点处的信息处理也呈现出高速大容量、可调谐、可重构及灵活多功能等趋势。同时,随着集成小型化进程的推进,光通信网络也广泛使用集成器件。硅基光子集成器件由于其低成本、尺寸小、容易集成、与金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容等特点,越来越备受关注。本文开展了基于硅基光波导的片上光互连以及基于硅基光波导线性和非线性效应的光信号处理研究,具体内容如下：(1)理论研究了硅基光波导的结构特性和非线性效应。①数值模拟了硅基光波导(条形波导和狭缝光波导)的色散和非线性与波长的变化趋势。②建立了基于硅基光波导非线性效应的全光信号处理的理论基础,理论研究了硅基光波导中自相位调制效应(SPM)、交叉相位调制效应(XPM)、双光子吸收效应(TPA)、自由载流子吸收(FCA)、简并四波混频效应(D-FWM)以及非简并四波混频效应(ND-FWM)等非线性效应的耦合波方程。(2)理论和实验研究了基于硅基光波导的片上光互连。①理论研究了基于硅基光波导(条形波导和狭缝材料为空气的垂直狭缝光波导)的片上光信号传输,理论分析了硅基光波导的非线性效应对高级调制格式信号片上光互连的传输影响；②将波分复用技术(WDM)、正交频分复用(OFDM)和正交幅度调制(16-QAM)信号结合实验研究了基于硅基垂直狭缝光波导的Tbit/s片上光互连传输。③实验研究了正交频分复用偏置正交幅度调制(OFDM7OQAM) 64/128/256/512-QAM信号基于硅基微环的片上光互连,实验分析了载波波长与硅基微环的谐振波长偏移量对片上光互连传输的影响。④实验研究了硅基光子晶体微腔的片上模拟信号传输链路,分析了硅基光子晶体微腔对模拟信号传输链路的影响。(3)实验研究了基于硅基光波导的线性光信号处理。①利用二维光子晶体光栅和微环谐振器的结构优势,结合OFDM/OQAM 64/128-QAM信号实验实现了硅基光子器件的片上偏振和波分复用解复用。②实验研究了基于硅基光波导的片上多个模式的复用和解复用。③设计制作了基于硅基光子集成器件的高级调制格式硅基微环调制器,在绝缘体上硅(SOI)平台上实验实现了仅基于硅基微环的强度调制的高阶调制格式信号的调制器。(4)理论和实验研究了基于硅基光波导的非线性光信号处理。①实验研究了基于硅基条形波导D-FWM效应的片上OFDM m-QAM信号的全光波长转换,实验实现了高达256-QAM信号的片上全光波长转换。②数值研究了仅用单个硅基狭缝光波导双四波混频效应同时实现了160-Gbit/s的半加器和半减器,此外,还通过分别引用两种非线性材料硅纳米晶(Si-nc)和有机高分子聚合物(PTS)作为狭缝材料对比,得出TPA系数低的硅基PTS狭缝光波导更适用于非线性光信号处理。③充分挖掘了基于硅基有机高分子聚合物狭缝光波导中的多个ND-FWM效应同时发生的工作原理,数值研究了基于硅基有机高分子聚合物狭缝光波导的叁输入(A、B、C)十六进制40GBaud (160-Gbit/s)光加减计算(A+B-C、A+C-B、B+C-A、A+B+C、A-B-C、B-C-A)。④充分利用基于硅基有机高分子聚合物混合狭缝光波导的高非线性和低且平坦的色散特性,数值研究了基于硅基有机高分子聚合物混合狭缝光波导的ND-FWM的参量衰减效应实现640 GBaud (2.56-Tbit/s) 16-QAM及640 GBaud (3.84-Tbit/s) 64-QAM信号的光数据交换功能。⑤提出并数值研究了基于硅基有机高分子聚合物混合狭缝光波导XPM效应实现40 GBaud (160-bit/s) 16-QAM的光信号加密解密技术。⑥基于硅基有机高分子聚合物混合狭缝光波导XPM效应,提出并理论研究了一种可拓展的全光开关键控(OOK)信号到高级调制格式信号的码型转换器,数值仿真了多路OOK信号到四相移相键控(QPSK)信号、16/64/256-QAM信号的码型转换。⑦利用QPSK信号及D-FWM非线性相位操控作用,实验研究并实现了基于硅基条形波导的片上20Gbit/s两输入四进制光加减计算(2A-B、2B-A)。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-01）
声光信号处理论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
磁光器件在光通信和光传感等领域有着广泛的应用,但目前多数磁光器件的体积比较大,不利于大规模集成。硅基集成芯片已成为器件小型化的重要演进方向,是目前的研究热点。本文的目的是将磁光材料和硅基波导结合起来,研制硅基波导磁光器件与多功能集成芯片。根据磁光非互易相移原理,通过分析磁光波导中磁化强度对导波光传播常数的影响,设计了磁场传感和磁光开关两种功能的磁光信号处理芯片。本文主要研究内容和创新如下:1.采用硅基磁光波导设计了一维、二维和叁维磁场传感芯片,其中一维磁场传感芯片由Ce:YIG/Si/Si O2磁光波导结构实现。通过改进磁光波导结构,提出了一种新型的Ce:YIG/Si-Ce:YIG/Si O2波导结构,它对波导截面内任意方向的磁化强度具有敏感性。采用这种新型硅基波导组成微环谐振器,分别测量TE和TM两种模式下微环谐振波长的移动,可获得磁化强度或磁场的大小和方向信息,从而设计出二维和叁维磁场传感芯片。在1550nm波长附近,经优化波导截面尺寸,磁场传感芯片在切向和法向的磁场灵敏性可分别达到0.105pm/[(k A/m)·μm]和0.080pm/[(k A/m)μm]。2.根据磁光非互易相移原理,设计了两种磁光开关芯片。一种是串联双环的磁光开关,通过优化微环半径和耦合系数等参数,其3d B带宽和消光比分别为0.8nm和15d B。另一种光开关芯片由磁光微环阵列和Sagnac结构组成,具体研究了微环阵列结构对开关磁场和光开关特性的影响。利用级联磁光微环的相移特性,仿真分析了Sagnac结构中心波长透射率和3d B带宽对磁化强度、波导耦合系数、波导损耗等的依赖关系,设计出了在1550nm中心波长插入损耗小于1d B、带宽为1.6nm的Sagnac磁光开关,其开关磁化强度为57.3k A/m。3.以Sagnac磁光开关芯片为例,从激发磁场的微带线频率响应以及磁光材料本身的微波特性两个方面,分析了磁光器件的动态特性,光开关的响应时间为纳秒量级。根据微带线阻抗的频率依赖性,仿真计算了Sagnac磁光开关的1d B截止频率为220GHz,其依赖于微带线的尺寸和有效介电常数等参数。根据磁光材料磁化率张量的交流磁化特性,分析了交流磁化强度的频率响应对光开关性能的影响,得到其交流磁化强度的谐振频率为3.8GHz,其依赖于直流磁场的大小。综合考虑,最终得到磁光开关切换速度在GHz量级,对应纳秒量级的开关响应时间。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
声光信号处理论文参考文献
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