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现代通信系统中的电子瓶颈限制了信息的传输速度,全光通信是一种必然的发展趋势。全光缓存技术是实现全光通信的一项关键技术。直接控制光的传输速度是实现光缓存的有效方法。由于光纤介质中的光缓存与现有的通信系统具有很好的兼容性,并且掺铒光纤中基于相干布居振荡效应的光速调控具有室温条件下可行,实验条件简单,产生的可控延迟量大等优点,因此,研究掺铒光纤中基于相干布居振荡效应的光速调控具有很重要的意义。本文分别研究了单段光纤结构和级联结构下的快慢光现象,主要内容如下:
1、研究了单段光纤结构中光速调控的影响因素
实验研究了单段光纤结构中的信号功率、泵浦功率和光纤长度对CPO光速调控的影响;并同时根据数值表达式对这些影响因素进行了数值模拟;最后分析了波形畸变对测量结果的影响。
结果表明,随信号功率的增加,最大相对延迟量先增大后减小,存在最佳信号功率;最优调制频率随信号功率的增加几乎成线性增加。随泵浦功率的增加,相对超快量逐渐增大;最优调制频率随泵浦功率的增加先增大后减小又增大。并且信号功率对相对超快量的影响远小于泵浦功率的影响。随着光纤长度的增加,最大相对超快量先增大后减小;最优调制频率先减小后增大,并且两者是同步进行的,即当最大相对超快量随光纤长度的增加增大时,最优调制频率减小,当最大相对超快量随光纤长度的增加减小时,最优调制频率增大。
2、研究了级联结构中CPO光速调控的影响因素
首先,比较了单段光纤结构和级联结构中的调制频率转变带宽和快慢光最大相对延迟差,并通过数值模拟每段光纤中的相对超快量随调制频率的变化解释了级联结构的原理;其次,分析了总长度一定的情况下,不同长度光纤级联产生的相对超快量随调制频率的变化情况;最后,具体分析了级联结构下吸收光纤的信号功率、掺铒光纤浓度、增益光纤长度、泵浦功率等对级联转变带宽和差值的影响。
结果表明,级联结构出现了随调制频率的增加由超慢向超快的转变现象;级联结构下的带宽和差值都大于单段光纤结构,并且级联结构下相对超快量随调制频率的变化率大大增加。在总长度一定的情况下,在一定的泵浦功率范围内,级联结构相对超快量随调制频率的变化率大于单段光纤结构。利用衰减器将吸收光纤的信号功率调控到最佳信号功率、增大浓度、增加增益光纤长度都可以使级联结构中相对超快量随调制频率的变化率增大;在保证第一段光纤为增益光纤的前提下,增大泵浦功率,带宽增加,最大相对超快量和最大相对延迟量的差值先增大后减小。
通过上述研究,发现通过改变增益光纤长度、浓度和泵浦功率可以控制延迟量的大小及带宽,因此,级联结构可以实现带宽和差值可调。