全光波长变换器.ppt

对全光波长变换器的创新 课题考虑了全光波长转换器的创新，对基于半导体激光器AOWC的转换器产生了兴趣。此类激光器应基于交叉增益调制和四波混频效应FWM来实现。创新讨论FWM效应的全光波长变换器 半导体激光器FWM全光波长变换器 基于激光器的FWM过程，利用激光器自激光作为泵浦，无需其他泵浦光源，与外信号简并形成FWM。由于饱和效应，激光器FWN的转换效率不高。 利用光纤外栅外腔SOA实现四波混频的方法，以光栅OFG外腔激光器的一反射面，以两边分别镀减反膜与高反膜的SOA为有源介质。信号光从OFG那边注入SOA，与激震波发生四波混频。信号功率小于1mW时，2.5Gbit/s转换速率误码率小于10^-9 元器件的参数指标 参考文献 1 吴重庆,刘爱民,刘彦辉,董晖;《全光缓存器的研究进展》 2 李亚安,徐德民;《非线性动力系统的状态空间重构》 3 陈建肖,陶振宁,吴德明,徐安士;《全光波长转换技术研究 》 4 张彤,崔一平;《集成光学国际研究进展》 5 李明,吴亚明;《非对称Y分支波导结构的理论分析》 前景展望 对于下一代高容量光网络，基于波混频的全光波长转换在下一代光网络中具有较大的优势，因为它能够实现完全透明的波长转换，这对于高级光交换至关重要。在这些波长转换技术中，最终谁将胜出，在一定程度上也取决于网络的体系结构。 波长转换器件的应用不只局限于光网络。从更广的视角看，波长转换器相当于一个信号处理器，能够输入、输出和加载控制信号，就如同真空管时代的晶体管和三极管，因此波长转换器将具有更广阔的应用空间 今后的发展趋势是可集成，可调谐，高性能和实用化。 总结 本文介绍了全光波长转换器在光网络中的作用，并介绍了几种常见的波长转换器及其优缺点（光-电-光，XGM-WC，XPM-WC，FWM-WC，DFG-WC），同时介绍了一种SFG-DFG型的可调谐光纤转换器，最后对全光波长变换器的创新和发展前景提出了思考 * * 在各种全光波长转换器中，XGM波长转换器的实现方式最为简单，使用配 置也相对比较容易。在波长转换的过程中，探测光经过SOA的放大后输出，因 此XGM波长转换本身就有了放大信号的功能。XGM波长转换的缺点是存在较 严重的码型效应：信号光在“0”码和“1”之间变化时，载流子浓度发生很大 的变化，增益也在饱和与不饱和之间变化，这些过程引入了很大的噪声、啁啾 和信号的变形，信号在波长转换后消光比严重恶化。同时，XGM波长转换后的 输出光与输入信号在幅度上是相反的，这也使得它在实际应用有一定的局限性， 系统中的信号处理部分的复杂程度也会提高。由于SOA中的“能带倒空”效应 [13]，XGM波长转换器在上转换（向长波长方向转换）时，消光比相对于下转换 有明显的恶化。 XGM波长转换的性能取决于SOA的特性、注入电流强度等因素。在SOA 的参数中，载流子寿命和有源区长度对波长转换的性能有较大影响。理论分析 和实验都表明：XGM波长转换的速率与载流子寿命有密切关系，载流子寿命越 长，SOA增益恢复时间也越长，波长转换所能达到的最大速率则越小，反之则 越大[5]。SOA长度也是影响波长转换性能的一个重要因素：较长的SOA能够承 受较高的注入电流强度，从而改善SOA的动态性能；长SOA的3 dB带宽较小， 这样在峰值增益相同的情况下长SOA的增益斜率更大，因此在波长转换中使用 较长的SOA有利于提高转换后光的消光比 [5]。 由于工艺的限制SOA的长度不能做得很长，实际上如果长度过长反而会带 来负面的影响。如果将长SOA等效为由若干短SOA 级联 而成，在光经过前几 级放大后，功率水平已经较高，因此SOA的尾部在信号光为“0”或“1”时始 终处于饱和状态。为了解决这个问题，可以将多个SOA串联，等效于SOA长 度的增加。为了使每一级SOA的输入光功率在合适的范围内，每两级之间都要 加入一个可调谐衰减器调节光功率水平[5]。这样波长转换器的结构复杂了，成本 也成倍增加，另一种比较简单而有效的解决方案是利用一个单端耦合SOA进行 波长转换[5]。如图1-6所示，SOA一面反射率为10-4，另一面反射率为10-1。信 号光和探测光耦合进入SOA，在另一端面发生反射，被反射回的光经SOA再次 放大后从耦合器的2端口滤出转换光。这种反射的结构相当于将SOA的长度加 长了一倍，而在端面的反射则在一定程度上起到了衰减器的作用[14]。 交叉增益调制型波长转换器具有结构简单、容易实现、转 换效率高、波长转换范围宽、对偏振不敏感等优点，但也存在着一些缺点，如转换后 信号和原始信号反相、输出消光比退化（尤其是波长上转换时退化更严重）、比特率透 明有限、噪声指数高、啁啾大[5-7]等。 * XPM波长转换器的优点是转换效率高、输