引用本文:
申静,林杨. 基于PPLN波导的全光译码器的设计与研究[J]. 光通信技术,2020,44(2):37-41.
申 静,林 杨*
(沈阳工业大学 信息科学与工程学院,沈阳 110870)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:随着互联网的发展,网络数据流量极速增长,全光网(AON)概念的提出有利于解决可用带宽受限、信号传输速率较低等问题。其中,全光逻辑信号处理为AON的重要组成部分。根据周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的二阶非线性效应原理,将产生的输出信号连续送入不同的PPLN波导进行叠加处理,设计出全光2线-4线译码器的波导级联结构,通过数值计算仿真得到了波形图和眼图,分析了全光2线-4线译码器输出信号的半高全宽(FWHM)、峰值功率、延迟时间和消光比。仿真结果表明:采用PPLN波导级联的方式实现了2线-4线译码器在光域中的逻辑功能,同时保证了光信号的传输质量,为PPLN波导的全光信号处理提供了新的器件类型。
关键词:光逻辑器件;全光2线-4线译码器;波导级联;周期性极化铌酸锂波导;全光信号处理
中图分类号:TN911.74 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)02-0037-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.02.009
0 引言
在高速的信息化时代,为实现高速率、大容量的通信方式而提出的全光网(AON)概念,已成为目前的研究热点。其中,全光信号处理是AON的重要组成部分,在全光信号处理中全光逻辑信号处理对光信号的编码、译码和优先选择等方面有着重要意义。
周期性极化铌酸锂(PPLN)波导是一种具有效率高、损耗低、体积小和便于集成等优点的非线性光学晶体,广泛应用于光参量振荡[1]、全光逻辑信号处理[2]等领域。比如申静等人利用PPLN波导的二阶非线性光学效应,将光信号连续经过多个不同的PPLN波导进行叠加处理,实现了全光2选1数据选择器[3]、全光数值比较器[4]这2种复杂的光逻辑器件。全光译码器是全光逻辑信号处理中必不可少的器件,目前对于全光译码器的研究主要有:周浩强等人基于光纤延时线实现了光编/解码器[5],但光纤需要在一定的作用长度下才能产生较好的非线性效应,体积较大。胡越等人利用半导体光放大器(SOA)的交叉增益效应(XGM)实现了光译码器[6],但SOA的噪声及串扰较大、载流子恢复缓慢、工作速率难以提升且与光纤的耦合损耗较高,不宜在更高速的系统中使用。这两者都未能实现译码器使能端E的功能。PPLN波导与以上两者相比,在体积、效率和噪声等方面更具优势,同时还可完善译码器的功能。本文利用单个PPLN波导和频+差频效应(SFG+DFG)的基本原理,扩展PPLN波导的级联结构,实现全光2线-4线译码器的逻辑功能。
5 结束语
针对译码器的工作原理,本文提出了采用PPLN波导级联的方法设计出全光2线-4线译码器的波导级联结构。在Matlab中运用分布傅里叶算法和有限差分法计算信号的耦合波方程并进行仿真,得到了全光译码器的波形图和眼图。再将全光译码器输出信号的RE值、峰值功率、FWHM和延迟时间进行分析,证明了本方案可在保证光信号传输质量的基础上实现传输速率为40 Gb/s的全光2线-4线译码器的逻辑功能,为PPLN波导的全光信号处理提供了新的器件类型。