9、基于SOA - MZI的纳米级光通信与多种调制格式

基于SOA - MZI的纳米级光通信与多种调制格式

1. 引言

随着纳米光器件设计的进步，对更高数据速率通信的支持需求日益增长，这也要求更高的带宽来满足5G时代不断增加的需求。全光通信因其高光谱效率和大带宽的可行性而备受关注。新兴纳米器件的成功，决定了超高速通信信道、高效节能且便携的超级计算设备、超快速开关、互连以及自主智能系统所需的智能和信息，其尺寸最大限制在100纳米。

在半导体材料至少一维尺寸为1 - 100纳米时，器件具有纳米器件的特性。电信行业对连接性的需求不断增加，需要超高速数据速率，这也促使通信设备在降低功耗的同时提高内存和智能计算能力。基于高比特率光逻辑门的全光器件原型正从实验室走向实际应用，以避免现有系统中低效的光电转换。

多种全光逻辑门可用于探索全光信号处理，包括非线性波导、半导体光放大器（SOA）、掺铒光纤放大器和光子晶体光纤等。基于SOA的设计具有显著优势，如尺寸紧凑、功耗低、波长转换良好、占地面积小、偏振敏感以及易于集成等。SOA的非线性特性包括自相位调制（SPM）、交叉增益调制（XGM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）和交叉偏振调制（XPolM）。

SOA基门可以与干涉配置结合设计，如超非线性干涉仪（UNI）门、萨格纳克干涉仪（SI）门、迈克尔逊干涉仪（MI）门、延迟干涉仪（DI）门和马赫 - 曾德尔干涉仪（MZI）门。在使用MZI方法设计的全光门中，当两个SOA放置在干涉仪的臂上时，可实现全光门的输出。通过在干涉仪的臂上引入相位差，可将相位调制转换为幅度调制，相位差可通过2×2耦合器或移相器获得。MZI配置有两种类型，即同向传播MZI和反向传播MZI。

本文提出了一种基于SOA - MZI的安全全光