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硅基器件在全光信号处理领域具有独特的性能优势而且有望应用在未来全光网络和光子集成回路中。因此,本论文对基于硅基器件的全光信号处理技术进行了深入的研究。论文中研究了基于硅基纳米线波导中FWM效应的全光逻辑门技术。首先利用仿真软件,理论研究了硅基纳米线波导中模式的有效折射率、群折射率和GVD参数随波导参数的的变化规律。研制了厚/宽/长度为340nm/400nm/6.2mm的纳米线波导,测量了其FWM工作带宽和损耗特性,结果表明器件在C-band内的FWM转化效率没有明显的变化,同时根据理论仿真结果选取了GVD参数相对较小、FWM转化效率较高的TMoo模进行逻辑操作。首次在研制的硅基纳米线波导上利用FWM效应实现了40GBaud QPSK信号的全光逻辑异或门操作,逻辑门信号的眼图清晰张开,但误码率在10-6处出现曲线台阶。分析表明其主要原因是高功率下器件的非线性损耗对逻辑门信号的OSNR造成了恶化,及XPM效应引起的非线性相位噪声。论文中设计并研制了基于硅基MMI耦合器的1310/1550nm的分波器。利用软件详细仿真了器件的各项参数对器件性能的影响,实验上详细测试了器件的性能。测试结果表明,两种参数的器件在1320nm和1570nm附近可以实现小于-15dB的串扰。在对测试结果与理论仿真之间的差别进行了详细分析的基础上,提出了器件设计进一步优化的方案。最后介绍了微纳光子器件测试平台-高精度六维可调耦合对准系统的搭建工作以及系统自动耦合对准功能的实现方式。论文中研究了基于HNLF的全光信号处理技术。首先仿真研究了基于HNLF中XPM效应实现的可重构全光逻辑门的性能,信号速率为10Gbps,仿真结果指出该方案中XOR门的性能明显差于其他逻辑门,与实验结果一致。优化信号光波长和HNLF长度后结果显示,C-band范围内两路信号的波长间隔不小于5nm的情况下均可以实现无误码操作。利用双平行调制器实现了宽度为3.6ps、占空比为2.88%的Sinc-Nyquist光脉冲的产生,并利用HNLF的脉冲非线性处理技术,通过非线性效应将脉冲的光谱展宽(增加光频梳的根数)同时压缩脉冲的时域脉宽；最后利用硅基纳米线波导中FWM效应实现了脉冲频谱的展宽和时域的压缩。