硅基波长转换器 四波混频 转换效率 噪声指数.doc

硅基波长转换器论文：基于硅基波导的全光波长转换研究【中文摘要】全光波长转换器是光交换网络中的一种关键功能器件,可以通过介质的非线性效应来实现,是当前研究的一个热点。基于四波混频(FWM)的全光波长转换技术可以实现对信号频率、相位的严格透明,可以使波长转换与信号的形式无关,具有良好的发展前景。(Silicon-on-insulator, SOI)材料是一种新型的硅基光电子材料,在光通信波段的拉曼和克尔非线性系数分别比传统的单模光纤高1000倍和200倍以上,由于SOI波导中的硅芯和二氧化硅包层之间大的折射率差(n=2),可以将光限制在微米或亚微米尺寸的波导芯中,因此具有更强的非线性。高非线性特性能够使光波在低功率、短SOI光波导(5cm)中产生较强的非线性作用,能够实现低功率、高带宽、高速、低成本、芯片级的非线性电子功能器件。本文的主要工作是基于SOI波导中的四波混频效应实现波长转换的研究,主要内容包括：介绍SOI波导的性质以及相关的硅基光波导器件,并研究了SOI波导中FWM的基本理论,给出描述SOI波导中实现FWM的方程组。并针对实现四波混频效应的相位匹配进行分析,讨论了影响四波混频的各种因素及其对FWM的影响。在此基础上对基于SOI波导的波.【英文摘要】All-optical wavelength converter is a key device in optical switching network and can be achieved by the nonlinear effects. As a key element of the WDM optical network, it is a hotspot in actual research. The all-optical wavelength conversion technology based on the four-wave mixing (FWM) can be strictly transparent to the frequency and phase of the signal and it results in the independence between the wavelength conversion and the form of the signal. It will have a good prospect for development in the futu.【关键词】硅基波长转换器 四波混频 转换效率 噪声指数【英文关键词】wavelength converter in SOI waveguide four-wave mixing conversion efficiency noise figure【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】基于硅基波导的全光波长转换研究摘要4-5ABSTRACT5-6第一章 概述9-211.1 光通信概述9-141.1.1 光通信的现状与发展趋势9-111.1.2 全光互联网络11-121.1.3 光通信系统的构成12-141.1.4 WDM系统的主要优点141.2 波长转换在全光网的应用14-151.3 利用硅波导材料实现波长转换15-191.3.1 硅基光波导介绍15-161.3.2 硅基光波导器件16-171.3.3 利用SOI光波导实现波长转换17-191.4 论文主要内容及章节安排19-21第二章 波长转换的基本原理21-312.1 引言212.2 全光波长转换技术21-232.2.1 基于交叉增益调制的波长转换器21-222.2.2 基于交叉相位调制的波长转换器22-232.2.3 基于非线性混频效应的波长转换器232.3 四波混频效应理论分析23-292.3.1 四波混频起源24-262.3.2 硅波导中基于四波混频的非线性耦合模方程26-282.3.3 硅波导中实现FWM效应的实验装置28-292.3.4 影响转换效率的因素292.4 小结29-31第三章 硅基波长转换器的转换效率及转换带宽31-403.1 转换效率31-363.1.1 色散的影响31-323.1.2 波导长度的影响323.1.3 泵浦功率的影响32-333.1.4 自由载流子寿命的影响33-363.2 转换带宽36-383.2.1 色散和相位匹配的影响37-383.2.2 波导长度的影响383.3 结果讨论38-393.4 小结39-40第四章 硅基波长转换器的噪声指数40-484.1 噪声特性理论分析40-414.2 计算结果分析41-434.2.1 泵浦功率对