（光学专业论文）半导体光放大器非线性特性在光纤通信中的应用.pdf

西南师范大学硕士学位论文 半导体光放大器非线性特性在光纤通信中的应用 专业名称：光学研究方向：激光与光纤通信 指导教师：吴正茂教授作者：王飞( 2 0 0 2 3 8 2 ) 摘要 随着半导体技术的发展，半导体光放大器( s o a ) 的性能得到极大改善，s o a 已得到广泛的研究和应用，在现代光纤通信中扮演着越来越重要的角色。s o a 在光纤通信中的应用大体分为两个方面：一方面，s o a 作为增益器件在光网络 中被用作功率提升器、在线放大器、以及前置放大器。另一方面，基于s o a 的 非线性特性( 如交叉增益调制( x g m ) 、交叉相位调制( x p m ) 、自相位调制( s p m ) 和四波混频( f w m ) 等) ，可实现波长变换、光开关、光逻辑、光时钟恢复等。 在本论文中，为了准确描述s o a 对光脉冲的影响，在关于s o a 的理论模型 中包含了受激辐射消耗载流子引起的增益饱和、带内载流子加热和光谱烧孔引起 的增益压缩，增益非对称和漂移，以及随位置和时间变化的载流子寿命等物理机 制。 提出利用s o a 环形腔和非线性光学环镜0 q o l m ) 对锁模脉冲进行压缩的方 案。该方案利用入射的锁模脉冲沿s o a 环形腔传输一周后与后续脉冲之间发生 干涉，环形腔中的s o a 提供一定的增益和非线性相移，使脉冲得到压缩，峰值 功率得到提高；从s o a 环形腔中输出的具有较高基座的脉冲再入射到n o l m 中 进行消基座处理，同时脉冲被进一步压缩。对输入功率为l m w ，脉宽为2 0 p s 的 入射锁模脉冲，脉冲压缩因子超过1 1 7 ，输出脉冲f w h m 小于1 5 0 f s ，峰值功率 达到6 w 且基本无基座。 提出利用s o a 环形腔实现全光频率倍增和时钟恢复的新方法。该方法在抑 制脉冲振幅抖动( c a j ) 、提高输8 ：1 脉冲功率方面具有显著优势。2 5 g - h z 光脉冲 注入环形腔，可输出重复频率为5 - - 2 5 g i - i z 振幅均衡、与入射光偏强无关的必脉 西南师范大学磺： 学位论文 冲。利用该方法还可以从伪随机信号中提取出时钟信号。 另一方面，采用考虑s o a 中张应变产生双折射的理论模型，对利用交叉偏 振调制实现波长转挟进行了数值研究，数值结果与实验吻合。同相和反相波长转 换信号的啁啾、消光比、眼图具有不同特性。输出信号的啁啾和眼图张开度随数 据传输数率变化趋势也略有不同。 关键词：光纤通信，半导体光放大器，光脉冲压缩，全光频率倍增，全光时钟恢 复，全光波长变换 西南师范大学硬士学位论文 n o n l i n e a r a p p l i c a t i o n o fs e m i c o n d u c t o r o p t i c a la m p l i f i e r i n o p t i c a lf i b e r c o m m u n i c a t i o n m a j o r ：o p t i c s d i r e c t i o n ：l a s e r s & o p t i cc o m m u n i c a t i o n a d v i s o r ：p r o f w uz h e n g m a n a u t h o r ：w a n g f e if 2 0 0 2 3 8 2 ) a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n to ft h es e m i c o n d u c t o rt e c h n o l o g y , t h ep e r f o r m a n c e o f s e m i c o n d u c t o ro p t i c a la m p l i f i e r ( s e a ) h a sb e e ni m p r o v e de x t r e m e l y , a n ds e ah a s b e e ns t u d i e de x t e n s i v e l ya n da p p l i e di nm a n yf i e l d s t h ea p p l i c a t i o n so fs o ai n o p t i c a lc o m m u n i c a t i o ns y s t e m sc a nb ec l a s s i f i e di n t ot w oa s p e c t s ：o nt h eo n eh a n d ， s e a ，a s t h eg a i ni m p l e m e n t , h a sb e e nu s e da s p o s t - a m p l i f i e ro rb o o s t e ra m p l i f i e rt o i n c r e a s et r a n s m i t t e rl a s e r p o w e r , i n l i n ea m p l i f i e r t o c o m p e n s a t el o s s e s ，a n d p r e a m p l i f i e r t o i m p r o v er e c e i v e rs e n s i t i v i t y o n t h eo t h e rh a n d ，b a s e do rt h e n o n - l i n e a r i t yo fs e a s u c ha sc r o s sg a i nm o d u l a t i o nc x o m ) ，g r o s sp h a s em o d u l a t i o n ( y 2 m ) ，s e l f - p h a s em o d u l a t i o n ( s p m ) a n df o u r - w a v em i x i n g ( f w m ) ，i tc a r l b e r e a l i z e dt h a tw a v e l e n g t hc o n v e m i o n ，o p f i c “g a t e s ，o p t i c a l o g i c ，a n do p t i c a ld o c k r e c o v e r y i nt h i sp a p e r , i no r d e rt od e s c r i b et h ea f f e c t i o no f t h es e a o nt h ep u l s e ，ar e l a t i v e l y c o m p l e t em o d e l h a sb e e nu s e d ，w h i c hi n c l u d e st h eg a i ns a t u r a t i o nd u et ot h ec a r r i e r c o n s u m e d ，t h eg a i nc o m p r e s s i o ni n d u c e db yi n t r a b a n dp r o c e s so f c a r r i e rh e a t i n ga n d s p e c t r a lh o l eb u r n i n g ，g a i na s y m m e t r y a n ds h i f t ，p o s i t i o n - a n dt i m e - d e p e n d e n tc a r r i e r i i f e t i m e b a s e do nt h es e a r i n gc a v i t y a n dn o n l i n e a ro p t i c a ll o o pm i r r o r ( n o l m ) ，a d e s i g n e ds c h e m e f o rt h ec o m p r e s s i o no fm o d e - l o c k e dp u l s et r a i nw a sb e e np r e s e n t e d f o ri n c i d e n tm o d e l o c k e dp u l s e sw i t hi m w p e a kp o w e ra n d2 0 p sp u l s ew i d t h ，t h e p u l s ec o m p r e s s i o nf a c t o r c a l le x c e e dl i t , a n dt h ef w h m o f o u t p u tp u l s ei sl e s st h a n 15 0 f sa n dt h e p u l s e i sn e a r l yf r e ep e d e s t a l h 1 西南师范大学硕士学位论文 an o v e lm e t h o df o r a l l o p t i c a lf r e q u e n c ym u l t i p l i c a t i o n r e c o v e r y b a s e do nt h e s e m i c o n d u c t o ro p t i c a la m p l i f i e r s ( s o a ) r i n gc a v i t yi s p r o p o s e da n dd e m o n s t r a t e d n u m e r i c a l l y t h i st e c h n i q u e c a r l b eu s e dt og e n e r a t el o wc l o c ka m p l i t u d e j i 啦r ( c a j ) ， i n p u tp o l a r i z a t i o ni n d e p e n d e n t a n dh i g h e r p e a kp o w e rp u l s et r a i n sw i t ht h er e p e t i t i o n r a t e so f5 - 2 5 g h zf o r2 5 g h zd r i v i n gp u l s e a l s o ，t h i ss c h e m ec a l lb ea p p l i e dt ot h e e x t r a c t i o no f t h ec l o c ks i g n a lf r o ma p s e u d o r a n d o m b i ts e q u e n c e ( p r b s ) s i g n a l a d d i t i o n a l l y , w a v e l e n g t hc o n v e r s i o nb a s e do nt h ec r o s s - p o l a r i z a t i o nm o d u l a t i o n ( x p m ) i n as i n g l es o ah a sb e e nn u m e r i c a l l yi n v e s t i g a t e db yu s i n gt h et h e o r e t i c a l m o d e li nw h i c ht h eb i r e f r i n g e n c eh a sb e e nt a k e ni n t oa c c o u n t t h en o n i n v e r t e da n d i n v e r t e dw a v e l e n g t hc o n v e r s i o nc a r lb er e a l i z e d t h r o u g hs e l e c t i n gr e a s o n a b l yt h e p a r a m e t e r s t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nc h i r p ，e x t i n c t i o nr a t i o ( e r ) ，a n de y ed i a g r 锄o f t h ec o n v e r t e ds i g n a li nt h en o n i n v e r t e da n di n v e r t e dc o n v e r s i o nh a v eb e e ns t u d i e d a l s o ，c h i r pa n de y eo p e n i n gr a t i o ( e o r ) c h a n g ew i t ht h ei n c r e a s eo f t h eb i tr a t ew e r e d i s c u s s e d k e y w o r d s ：o p t i c a lf i b e rc o m m u n i c a t i o n s ；s e m i c o n d u c t o ro p t i c a la m p l i f i e r ；p u l s e c o m p r e s s i o n ；a l l - o p t i c a lf r e q u e n c ym u l t i p l i c a t i o n r e c o v e r y ；m l - o p t i c a l w a v e l e n g t hc o n v e r s i o n 西南师范大学研究生学位论文原创性声明 秉承我校勤奋、严谨学风，本人申明所呈交的论文是在导师指导下进 行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含在我校或其他教 育机构获得学位论文上的材料，与我共同工作的同事对本研究所做的任何 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 该申请学位论文与资料如有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：塾堡日期：基丛：鱼罗 | 西南师范大学研究生学位论文版权协议书 本人完全了解西南师范大学有关保护知识产权之规定，印：研究生在 攻读学位期间所完成的论文的知识产权人单位为西南师范大学。本人保证 毕业离校后，发表攻读学位期间所完成的论文或使用这些论文中的原创性 技术成果时，署名单位为西南师范大学，或在明显位置标明，该成果是作 者在西南师范大学攻读学位期间完成的学校有权保留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阕学校可以公布 学位论文的全部或部分内容( 保密内容除外) ，可以采用影印、缩印或其 他手段保存论文 r , i 论文作者签名：望笠 指导教师签名：丞查蕴 日 期：狸：兰：! ： 西南师范大学硕士学位论文 第一章序言 1 1 光通信技术的发展现状和趋势 由于光通信的传输损耗低、带宽极大、抗电磁干扰、传输质量好、保密性好 等特点而广受人们青睐。计算机和多媒体通信的要求，无形中也促进了光通信技 术的发展。目前，光通信已成为通信网的主要传输方式，不同层次的光通信网几 乎遍布全球。大容量、长距离、波分复用、光纤技术、光放大等几个方面是目前 光通信技术的热点r 1 - 6 。 1 1 1 向超大容量、超长距离波分复用、光时分复用和两者混合的方向发展 波分复用( w d m ) 技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量，在未来跨海 光传输系统中有很大的应用前景，近年来波分复用系统发展十分迅猛。目前 1 6 t b i t s w d m 系统已经大量商用，同时全光传输距离也在大幅度扩展，从目前 的6 0 0 k m 左右扩展到2 0 0 0 k m 以上。这项技术还可从四个方面人手加以改善：拉 曼光纤放大器( i t f a ) 、超强前向纠错技术( f e c ) 、色散管理技术、脉冲调制技术。 日本n e c 和法国a 1 c a l e l 公司分别在1 0 0 k m 距离上实现了总容量为1 0 9 t b i t s ( 2 7 3 x 4 0 g b i t s ) 和总容量为1 0 2 t b i t s ( 2 5 6 x 4 0 g b i t s ) 的最新世界记录，其中前者实 现了2 7 3 个信道，每信道4 0 g b i t s 速率。间隔5 0 g h z ，覆盖s 、c 和l 波段。而 后者实现了2 5 6 个信道，利用锗硅技术实现每信道速率4 2 7 g b i 洮，其中f e c 花 费7 ，结合采用了交替问插的7 5 g h z 和5 0 g h z 信道间隔、残留边带过滤和极 化复用技术，有效减少了路际干扰，频谱效率高达1 2 s g b i 以但z ，系统工作范围 覆盖c 和l 波段【3 ，4 】。近年来超大容量密集波分复用( d w d m ) 系统在发掘光纤 传输系统的容量方面更是前景诱人，每个波长之间的间隔不到l r t m 。 提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用( o t d m ) 技术。与w d m 通过 增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同，o t d m 技术是通过提高 单信道速率提高传输容量，其实现的单信道最高速率达6 4 0 g b i t s 。它的关键技 术是解决短脉冲生成技术、时分复用分离、商速同步抽运技术等，作为技术开 发和应用的趋势是研制简易型o t d m 电路，目前还需要一定时间。但o t d m 技 西南师范大学硕士学位论文 术能克服w d m 的放大器级联产生的增益特性不平坦、光纾非线性限制等缺点， 并且被认为是一个长远的网络技术，将来的网络将采用全光交换和全光路由选 择，0 t d m 的一些特点使它在这些方面具有吸引力。从2 0 世纪9 0 年代开始， 西方国家和日本才对o t d m 进行了研究。在我国，“九五”期间国家“8 6 3 ”计划通 信主题将o t d m 列为重点课题，第一阶段的8 2 5 g b i t s 1 0 0 k m 的o t d m 实验 已完成。在2 0 0 0 年的e c o c 会议上报道了m r r 的1 2 8 t b i 恤的o t d m 传输实 验，传输距离为7 0 k i n ，这是至今为止最高的单信道光时分复用传输速率。 仅靠o t d m 和w d m 来提高光通信系统的容量毕竟有限，可以把多个o t d m 信号进行波分复用，从而大大提高传输容量。偏振复用( p d m ) 技术可以明显减弱 相邻信道的相互作用。由于归零( r z ) 编码信号在超高速通信系统中占空较小，降 低了对色散管理分布的要求，且r z 编码方式对光纤的非线性和( 偏振模色散p m d ) 的适应能力较强，因此现在的超大容量w d m o t d m 通信系统基本上都采用r z 编码传输方式。w d m o t d m 混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在 o t d m 和w d m 通信系统的关键技术中。欧共体的r a c e 计划和美国正在执行的 a r p a 计划在发展宽带全光网中都部署了w d m 和o t d m 混合传输方式。以提高 通信网络的带宽和容量。w d m o t d m 系统已成为未来高速、大容量光纤通信系 统的一种发展趋势，两者的适当结合应该是实现1 b i t ，s 以上传输的最佳方式【4 】。 实际上，最近大多数超过3 t b i t s 的实验都采用了时分复用( t d m 、o t d m 、e t d m ) 和w d m 相结合的传输方式。 1 1 2 光孤子通信技术 从1 9 8 1 年提出光孤子通信至今2 0 多年来，光孤子通信技术得到了空前的研 究和发展。并已经取得了突破性进展。光孤子通信是一种非线性全光通信，基本 原理是根据光纤折射率的非线性光脉冲压缩与群速度色散( g v d ) 引起的脉冲展 宽相平衡，从而使光信号脉冲在高速率长距离传输过程中保持波形不变。因此， 光孤子通信最适合于波分复用等超高速大容量光通信。虽然说光孤子通信技术在 实现超商速、长距离光通信中极具吸引力，但也存在有几个严重的问题：光纤自 身结构产生的负群速度色散；放大器间距没有常规的i m d d 或w d m 系统中那 么长；掺铒光纤放大器( e d f a ) 中放大的自发辐射( a s e ) 噪声附加到孤子上， 西南师范大学硕士学位论文 产生能量涨落和戈登豪斯( g o r d o n - - h a u s ) 抖动 5 】。基于这些存在的问题，提出 了几种解决办法：“孤子控制”技术、定位散射孤子技术、暗孤子技术等。 当单信道速率达到4 0 g b i t s 以上时，光孤子通信的优势将得到充分显示，因 此光孤子通信，尤其是色散管理光孤子通信被认为是下一代超高速、超长距离越 洋光纤通信和大容量城域网建设中的优选方案。 1 1 3 未来光传输方案 光孤子技术用于远距离光传输，采用归零o 屹) 比特编码沿光纤生成光孤子脉 冲序列。光孤子一波分复用系统( s o l i t o n r z - w d m ) 与n r z - w d m 都用于超大容量、 超长距离光传输中。基于孤子的w d m 系统相对于n r z 系统在传输大容量信号 方面更有潜力，光孤子波分复用系统在跨越海洋的大容量光传输中有相当的吸 引力。在光孤子一波分复用传输系统中，主要的限制来自于孤子间相互作用引起 的定时抖动和信道间的四波混频。在准零色散系统中，孤子间相互作用引起的频 率漂移并不转换为定时抖动，所以运用周期性色散补偿技术，基于孤子的r z 传 输系统很适合于高比特率的光孤子波分复用系统间。 1 1 4 光纤技术的新进展 下一代电信网需要支持更大容量、更长距离和更宽频谱范围的传输，目前这 一代g 6 5 2 光纤的性能已难以满足这一要求，因而开发敷设下一代光纤已成为必 然。在于线网上光纤必须能有效支持未来超高速、超大容量和超长距离的传输， 为此i t u 开发了一种g 6 5 5 a 光纤，并获得大量应用。朗讯( l u c e n t ) 推出了新型 的全波光纤，它消除了常规光纤在1 3 8 5 n m 附近由o h 根离子造成的损耗峰【3 】。 康宁( c o n i n g ) 和朗讯还分别推出了l e a f 和r 跏- t 九l ew a v e 光纤，它们都是非零 色散位移光纤( n z d s l 0 【7 】。然而，随着速率提高到4 0 g b i t s 以及超长传输距离的 实施，特别是复用波长数的继续增加，0 6 5 5 a 光纤参数的继续优化成为必要， 为此，i t u - t 开发了一种g 6 5 5 b i c 光纤( 后者的极化模色散更严格) ，其参数较 g 6 5 5 a 光纤更符合实际要求，大多数光纤厂家在下一代光纤设计中也都在朝这 一方向努力，已有一系列光纤产品闯世，其中特锐u t m l 光纤是典型代表。 o f c 2 0 0 3 报告中使用的光纤几乎都是非零色散位移光纤，且充分利用1 5 0 0 h m 西南师范大学_ 嘎士学位论文 波长的c 和l 波段，长途光纤线路都应选择具备足够宽的波段以适合加装d w d m 和充分发挥其作用【2 】。 1 1 5 光放大器 目前正在使用的光放大器有掺铒光纤放大- - 器( e d f a ) 和拉曼光纤放大器 ( r f a ) 。拉曼光纤放大器的工作原理是基于石英光纤中的受激拉曼散射( s r s ) 效 应，与e d f a 相比，有着明显的不同：理论上只要有合适的抽运源，就可以对 光纤窗口内任一波长的信号进行放大：可以用传输光纤本身作增益介质，并具有 很宽的增益谱和较低的等效噪声系数；可以通过调整各个抽运的功率来动态调整 信号增益平坦度【7 】。光纤通信系统之所以优先使用波长1 5 5 0 n m 窗口的c 和l 段，主要原因之一是1 5 5 0 r i m 波段已经制成掺饵光纤放大器，并能提供可靠应用。 但o f c 2 0 0 2 会上报道沿光纤线路分布的拉曼放大正受到关注，也有实际应用。 会上报道的关于1 5 5 0 n r n 波段应用的8 个长距离系统中，有5 个系统全使用拉曼 放大，仅两个系统全部使用e d f a 、1 个系统是r f a 和e d f a 联合运用。而o f c 2 0 0 3 报道中可看出，光放大较多利用全拉曼，少数是r f a 和e d f a 联合运用， 仅个别的仍全用e d f a 。这种趋势也给人们提出了问题；拉曼沿光纤线路分布放 大技术如何适当使用抽运激光器以获取最好的拉曼放大f 2 j 。国内有拉曼光纤放 大器在工程上的首次应用，并取得了在2 5 g b s 系统2 0 0 k mg 6 5 2 光纤上的工程 应用结果。 虽然e d f a 目前是光通信领域中主要的光信号放大的器件，但响应速度慢、 成本高、不能集成f 8 ，9 。而s o a 具有体积小、增益带宽宽、可集成等优点，在 光通信中也有非常广泛的应用，并成为各国的研究热点 1 0 - 6 3 。 1 2 本论文的主要工作及创新点 提出了一种利用半导体光放大器( s o a ) 环形腔和非线性光学环镜 o l m ) 对 锁模脉冲进行压缩的方案。此方案利用入射的锁模脉冲沿s o a 环形腔传输一周 后与后续脉冲之间发生干涉，环形腔中的s o a 提供一定的增益和非线性相移， 使脉冲得到压缩，峰值功率得到提高；从s o a 环形腔中输出的具有较高基座的 脉冲再入射到n o l m 中进行消基座处理，并且脉冲被迸一步压缩。对输入功率 4 西南师范大学硕士学位论文 为i m w ，脉宽为2 0 p s 的入射锁模脉冲，脉冲压缩因子超过1 1 7 ，输出脉冲f w h m 小于1 5 0 f s ，峰值功率达到6 w 且基本无基座。 提出了一种利用半导体光放大器( s o a ) 环形腔实现全光频率倍增和时钟恢 复的新方法，该方法在抑制脉冲振幅抖动( c a j ) 、提高输出脉冲功率方面具有 显著优势。数值计算结果表明：2 5 g h z 光脉冲注入环形腔，可输出重复频率为 5 - - 2 5 g h z 振幅均衡、与入射光偏振无关的光脉冲；实现脉冲振幅均衡存在一最 佳s o a 偏置电流。利用该方法还可从伪随机归零( r z ) 信号中提取出时钟信号。 另一方面，采用考虑半导体光放大器中张应变产生双折射的理论模型，对交 叉偏振调制全光波长转换器的波长转换特性进行了数值研究，数值结果与实验吻 合。选择合理的参数可实现同相和反相波长转换。同相和反相波长转换信号的啁 啾、消光比、眼图具有不同特性。输出信号的啁啾和眼图张开度随数据传输数率 变化趋势也略有不同。 参考文献 1 】张煦，o f c 2 0 0 3 关于光纡传输系统的报道。光遵詹为乏刁t 2 0 0 3 ，2 7 ：6 - 7 f 2 】韦乐平，光通信技术的发展趋势。辔詹工茬技术与析旌纪，2 0 0 3 ，( 7 ) ：2 8 3 1 刘俭辉，丁永奎，贾东方等，t b i 以超大容量光纤通信系统的研究进展。光学 苏吻巴2 0 0 3 ，2 9 ( 4 ) ：4 0 8 4 1 0 【4 】s k a z u n o r i ，n m a z a t a k a , r e c e n tp r o g r e s si no p t i cs o l i t o nc o m m u n i c a t i o n ，o p t f i b e rt e c h n 0 1 ，19 9 5 ，1 ) ：2 8 2 9 1 5 a s h g e y l l l 【i ，y s h u ，w d mu n d e r s e an e t w o r kt e c h n o l o g y f o r1 0 0 g h za n d b e y o n d o p t f i b e rt e c h n 0 1 ，1 9 9 8 ，( 4 ) ：2 1 2 5 f 6 】于林生，董胜，唐斯宁等，拉曼光纤放大器在国内的首次工程应用。光趣詹 历f 窥2 0 0 3 ，( 3 ) ：2 9 7 】尹军祖，徐海明，波分复用技术的快速发展。公安力学弓锻r 房然群学粥l 2 0 0 2 ，( 1 ) ：7 3 【8 】8p k a w a l ，a n dw hc a o ，s i m u l t a n e o u sa m p l i f i c a t i o na n dc o m p r e s s i o no f u l t r a s h o r ts o l i t o n si na ne r b i u m d o p e dn o n l i n e a ra m p l i f y i n gf i b e rl o o pm i r r o r , 1 e e e d q u a n t u me l e c t r o n ，2 0 0 3 ，3 9 ：5 5 5 5 6 1 【9 】g c h a r l e t l ，e ta l ，c o s t - o p t i m i z e d6 3 t b i t s c a p a c i t y t e r r e s t r i a ll i n ko v o l s 西南师范大学硕士学位论文 17 lo o k mu s i n gp h a s e - s h a r 脚b i n a r yt r a n s m i s s i o ni nac o n v e n t i o n a la l l - e d f a s m f b a s e ds y s t e m 0 f c - 2 0 0 3p o s t d e a d l i n ep a p e r s ，p d 2 5 ：1 - 3 【1 0 】j c s i m o n ，ed o u s s i 6 r e ，p l a m o u l e r , i v a l i e n t e ，a n df r i o u ，t r a v e l i n gw a v e s o aw i t hr e d u c e dn o n l i n e a rd i s t o r t i o n s e l e c t r o n l e t t 1 9 9 4 ，3 0 ，4 9 - 5 0 1 1 】r j m a n n i n ga n dd a o d a v i e s ，t h r e e w a v e l e n g t hd e v i c ef o ra l lo p t i c a l s i g n a lp r o c e s s i n g o p t k 1 1 ，1 9 9 4 ，1 9 ：8 8 9 8 9 1 1 2 】p _ e s e l b m a n u ，t p h e s s l e r , j l p l e u m e e k e r s ，m ad u p e r t u i s ，b d e v e a u d ，b d a g e n s ，a n dj ye m e r y , o b s e r v a t i o no f d a r kp u l s ef o r m a t i o ni ng a i nc l a m p e ds o a s b yc r o s s - g a i nm o d u l a t i o n a p p l e h y s l e f t ，19 9 9 ，7 5 ，3 7 6 0 - 3 7 6 2 1 3 】m y o s h i n oa n dk i n o u e ，i m p r o v e m e n to f s a t u r a t i o no u t p u tp o w e ri na ns l a t h r o u g hp u m p i n gl i g h ti n j e c t i o n ，i e e e p h o t o n t e c h n 0 1 l e t t 19 9 6 ，8 ，5 8 5 9 1 4 】m u s a m i ，m t s u r u s a w a , a n dym a t s u s h i m a , m e c h a n i s mf o rr e d u c i n gr e c o v e r y t i m eo f o p t i c a ln o n l i n e a r i t yi ns e m i c o n d u c t o rl a s e ra m p l i f i e r a p p l p h y s e m ，1 9 9 8 。 7 2 ，2 6 5 7 - 2 6 5 9 【1 5 】y ih k a o ，tj x i a , m ，n i s l a m ，a n dg r a y b o n ，l i m i t a t i o n so n u l t r a f a s t o p t i c a l s w i t c h i n gi n a ns l ao p e r a t i n ga t t r a n s p a r e n c yc u r r e n t o r a p p l e h y s ，1 9 9 9 ，8 6 ， 4 7 4 0 4 7 4 7 1 6 】j l p l e u r n e e k e r s ，m a d u p e r t u i s , t h e s s l e r , p e s e l b m a n n , s h a a c k e ，a n d b d e v e a u d , l o n g i t u d i n a ls p a t i a l h o l eb u r n i n ga n da s s o c i a t e dn o n l i n e a rg a i n i n g a i n - c l a m l 把ds o a s 1 e e e j q u a n t u m e l e c t r o n ，1 9 9 8 ，3 4 ，8 7 9 - 8 8 6 1 7 】c i 砜s l t z e n g ，h c c h a n g ，a n dw i w a y , r e d u c t i o n o fn o n l i n e a r d i s t o r t i o ni nm q ws o au s i n gl i g h ti n j e c t i o n a n di t s a p p l i c a t i o n i nm - q a m t r a n s m i s s i o ns y s t e m s i e e e p h o t o n t e c h n 0 1 三e m ，1 9 9 8 ，1 0 ：6 0 9 - 6 1 1 【1 8 i ci n o u ea n dm y o s h i n o , g a i nd y r l a m i c so f as a t u r a t e ds e m i c o n d u c t o rl a s e r a m p l i f i e r w i t h l 4 7 1 t m l d p u m p i n g i e e e p h o t o n t e c h n 0 1 l e t t ，1 9 9 6 ，8 ，5 0 6 5 0 8 19 】g i l l n e r , l ，c o m p a r a t i v es t u d yo fs o m et r a v e l i n g - w a v e s e m i c o n d u c t o rl a s e r a m p l i f i e r m o d e l s i e e e p r o c e e d i n g s j , 1 9 9 2 ，1 3 9 ：5 ，3 3 9 - 3 4 7 2 0 】c o r m e l l y , m j 。w i d e b a n ds e m i c o n d u c t o r o p t i e e la m p l i f i e rs t e a d y - s t a t en u m e r i c a l m o d e li e e e j o u r n a lo f a u a n t u me l e c t r o n 2 0 0 1 ，3 7 ：3 ，4 3 9 小7 2 1 】m o w e n 。m f c s t e p h e n s ，i lv p a n t y , a n dl h w h i t e ，a l l - o p t i c a l 3 r 6 西南师范大学碗士学位论文 r e g e n e r a t i o na n df o r m a tc o n v e r s i o ni na l li n t e g r a t e ds o a d f bl a s e r o f c 2 0 0 0 ，4 ， b a l t i m o r e ，m d ，7 6 7 8 【2 2 】d w o l f s o n , a k l o c h , t f j e l d e ，c j a n z ，b d a g e u s ，a n dm r e n a u d ，4 0 - g b s a l l o p t i c a lw a v e l e n g t hc o n v e r s i o n , r e g e n e r a t i o n ，a n dd e m u l t i p l e x i n gi na ns o a b a s e d a l l - a c t i v em a c h _ z e h n d e ri n t e r f e r o m e t e r 1 e e ep h o t o n t e c h n 0 1 l e t t ，2 0 0 0 ，1 2 ， 3 3 2 - 3 3 4 【2 3 】j l e u t h o l d ，c h j o y n e r , b m i k k e l s e n ，g r a y b o n ，j l p l e u m e e k e r s ，b i m i l l e r , k d r e y e r ，a n dc a b u r r u s 1 0 0 g b i t sm l - o p f i c a lw a v e l e n g t hc o n v e r s i o nw i m i n t e g r a t e d s o a d e l a y e d - i n t e r f e r e n c e c o n f i g u r a t i o n e l e c t r o n l e t t 2 0 0 0 ，3 6 ， 1 1 2 9 1 1 1 3 0 2 4 】r j m a n n i n g ，a d e l l i s ，a j p o u s f i e ，a n dk j b l o w , s e m i c o n d u c t o rl a s e r a m p l i f i e r sf o r u l t r a f a s ta l lo p t i c a ls i g n a lp r o c e s s i n g ，o s ab ，1 9 9 7 ，1 4 ，3 2 0 4 3 2 1 6 2 5 】c j o e r g e n s e n ，e ta 1 ，a l l - o p t i c a lw a v e l e n g t hc o n v e r s i o na tb i tr a t e sa b o v e10 o b i t s u s i n gs e m i c o n d u c t o ro p t i c a la m p l i f i e r s i e e ezs e l e c t t o p i c sq u a n t u m e l e c t r o n ，1 9 9 7 ，3 ，1 1 6 8 - 1 1 8 0 2 6 】s n a k a m u r a , yu e n o ，a n dk t a j i m a , f e m t o s e c o n ds w i t c h i n g w i t h s e m i c o n d u c t o r - o p t i c a l a m p l i f i e r - b a s e ds y m m e t r i c m a t h - z e h n d e r t y p ea l l - o p t i c a l s w i t c h a p p p h y s l e t t ，2 0 0 1 ，7 8 ，3 9 2 9 3 9 3 1 【2 7 】p b o r r ie ta 1 ，m e a s u r e m e n ta n dc a l c u l a t i o no f t h ec r i t i c a lp u l s ew i d t hf o rg a i n s a t u r a t i o n i ns e m i c o n d