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全光逻辑门是光通信网络中的关键性器件,可应用于网络节点上的信号再生和光分组路由等,它的性能直接影响到整个全光网络(AON)能否通畅运行,因此提高光逻辑门的响应速度成为近年来一个研究热点。基于高非线性光纤(HNLF)中四波混频(FWM)效应的全光逻辑门具有响应时间短、效率高、损耗低等一系列优点,且能够对光信号的幅度和相位严格透明,是实现全光逻辑门极具吸引力的的一种方案。本文主要研究了基于HNLF中FWM效应的高速全光逻辑“与”(AND)门和“异或”(XOR)门。本文的主要工作如下：1.从光纤中产生FWM效应的基本理论出发,讨论了相位失配因子、波长以及信号光和探测光的波长差等因素对FWM效率的影响,并对光纤中实现高FWM效率的基本参数进行优化配置。2.利用HNLF中FWM效应实现了全光“AND”门,处理速率可达100Gbit/s。光纤的四波混过程中产生的闲频光复振幅正比于信号光及探测光的复振幅之积,依据该理论可实现全光逻辑“AND"门。此外,利用有限差分法数值求解包含FWM效应在内的耦合非线性薛定谔方程,数值结果与理论分析的结论相一致,证明了利用FWM效应实现全光“AND”门的可行性。同时,对实现全光“AND”门的系统参数进行了有效优化。3.利用HNLF中FWM效应实现了全光“XOR”门,对基于载波抑制归零差分相移键控(CSRZ-DPSK)码型的100Gbit/s全光“XOR”门进行了仿真研究。在非简并FWM过程中,通过闲频光相位与输入光信号相位之间的异或关系即可实现全光“XOR”门。从包含FWM效应的非线性薛定谔方程出发,编写MATLAB程序。根据仿真结果分析了各参数对全光“XOR”门性能的影响,并给出了一组可实现高速全光“XOR”门的优化参数。本文对基于HNLF中FWM效应产生的“AND”与“XOR”两种光逻辑门进行了深入研究,探讨了各参数对光逻辑门性能的影响,并优化了系统参数,为高速光逻辑门的设计及实施提供了一定的理论参考。