近些年来,量子点半导体光放大器(QD-SOA)因其优越的性能而被认为在未来高速全光网络中具有极大的潜在应用价值。国内外相关研究表明,QD-SOA已经可以初步满足信号传输速率大于160Gb/s的超高速全光信号处理。本论文结合QD-SOA的基本物理机制和信号处理相关的理论知识,以Matlab程序仿真为主要研究方法,对QD-SOA的基础理论和和在超高速光开关中的应用进行研究。在稳态特性研究方面,从速率方程出发,进行QD-SOA相关稳态特性的数值和解析研究,编写Matlab程序验证研究结果,进行相关的理论分析,与已有的实验结果进行对比,进而获得相关结论。在动态特性方面,用时域有限差分算法对含时的速率方程进行计算,考察脉冲信号输入的情况下QD-SOA表现出来的增益恢复特性和相位恢复特性,同时考虑了增益和相位之间的异步性。将所得Matlab程序的计算结果与相关实验研究结果相对照,在验证其动态特性的同时,为超高速光开关的数值仿真奠定了基础。在应用研究方面,重点研究了基于QD-SOA的马赫-曾德尔干涉仪型光开关在超高速信号处理中的应用。本论文并结合已有基础理论研究的相关结论,设计出符合QD-SOA特性的的光开关结构,用MATLAB程序仿真超高速光信号在所设计的功能模块或系统中的传输特性,分析其与普通SOA形成光开关相比的性能优势,并且根据QD-SOA形成关开关结构的优缺点,进一步改进了光开关结构,以期新型超高速开光窗口平坦的光开关结构对实际的超高速信号处理提供前瞻性的参考。同时还采用不同耦合器系数比的嵌入QD-SOA的马赫-曾德尔干涉仪,分析其开光窗口特性以及对比度对开光性能的影响,从而得到更加理想的全光开关设计参数。
