在高速的光通信网络中,现有的光网络交换能力与传输能力相比严重失衡,建立全光网络(AON)成为解决该问题的一种有效途径。但是由于全光逻辑器件的不完善,使得全光分组交换技术无法达到实用阶段。基于周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的和频+差频效应(SFG+DFG),在准相位匹配条件下,采用波导级联的方式设计并实现了全光2选1数据选择器。通过数值计算和仿真得到波形图和眼图,并利用脉冲宽度、消光比以及峰值功率延迟时间等参数分析数据选择器的性能。结果表明,采用PPLN波导级联的方法对信号光进行处理,不仅可以完成相应的逻辑功能,而且可以保证信号的传输质量,还扩展了PPLN波导在全光逻辑信号处理方面的能力。

全光或门是全光逻辑信号处理中必不可少的一项基础技术, 以往采用周期性极化铌酸锂（PPLN）波导实现的全光或门的输出光波均是混频波。本文基于PPLN波导的和频+差频效应（SFG+DFG）, 在准相位匹配条件下, 通过三个PPLN波导的级联设计实现了单波长输出的全光或门。通过数值计算和仿真得到了信号波形和眼图, 并通过计算消光比、脉冲宽度以及峰值功率的延迟时间分析了单波长全光或门的性能。结果表明, 本方案能很好地实现单波长输出的全光或门, 其输出光波能直接应用于光域, 从而改善光逻辑器件的衔接, 提高处理速度, 并为研发新型全光逻辑器件提供重要基础。

全光逻辑信号处理是光通信网络中的关键技术，对于实现全光网络具有重要意义。基于周期性极化铌酸锂(PPLN)波导的和频效应+差频效应，在准相位匹配条件下，采用波导级联的方式设计并实现了全光数值比较器。通过数值计算和仿真得到波形图，并通过讨论眼图、脉冲宽度、消光比以及峰值功率延迟时间等指标分析了全光数值比较器的性能。结果表明，采用波导级联的方法对信号光进行处理，不仅可以完成相应的逻辑功能，而且可以保证信号的传输质量，还扩展了PPLN波导在全光逻辑信号处理方面的应用。

基于准相位匹配铌酸锂波导的波长转换,分析了采用脉冲泵浦的方法提高泵浦带宽容限的机理.研究表明:窄脉冲的频带内包含有大量的频谱分量,这些谱分量可以通过倍频效应和和频效应两种机制产生0.8 μm波段的光场,使泵浦带宽容限得到了改善.理论计算和实验都证明了在40G Hz 的ps级脉冲泵浦的波长转换时,-3 dB泵浦带宽容限提高到大约3 nm.

通过理论分析和数值模拟研究了在双脉冲泵浦情况下的级联和频与差频的二阶非线性效应,探讨了走离效应对波长转换的影响.由于不同波段的光脉冲之间的群速度失配导致光脉冲之间的走离,使和频光脉冲随波导长度不断产生并展宽,结果表明在走离效应的影响下和频光脉冲移出非线性效应作用区带走能量,作用区的能量平衡关系被破坏:差频转换效率受到和频转换效率较低的遗传而下降;同时转换脉冲波形受到和频脉冲展宽的影响而发生了畸变.研究还表明,双泵浦波长同时变动时泵浦带宽很宽,而单一泵浦波长变动时泵浦带宽很窄.

基于周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导的和频(SFG)二阶非线性效应,提出并实验验证了1.5-μm波段信号光到抽运光的高速全光波长转换。输入信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的皮秒脉冲或是40 Gbit/s的非归零(NRZ)码信号,输入抽运光为连续光,输出抽运光变为脉冲光,并且是输入信号光的反向波长转换。