[發(fā)明專利]非周期寬帶可調(diào)全光波長轉(zhuǎn)換器的制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910054312.X
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101592844A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳玉萍;黨瑋睿;陳險峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種光通信技術(shù)領(lǐng)域器件的制作方法，具體是一種基于非周期光學(xué)超晶格雙波長泵浦的寬帶可調(diào)全光波長轉(zhuǎn)換器的制作方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的波長轉(zhuǎn)換器件，主要有基于半導(dǎo)體激光放大器(SemiconductorOptical?Amplifier，SOA)的交叉增益調(diào)制和交叉相位調(diào)制波長轉(zhuǎn)換器、馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)波長轉(zhuǎn)換器，但它們對輸入信號的幅度、頻率和相位都存在不完全透明轉(zhuǎn)換的缺陷；基于SOA或無源波導(dǎo)，如光纖的四波混頻雖是完全透明的全光轉(zhuǎn)換，但它是三階非線性過程，存在轉(zhuǎn)換效率低下的問題，而且這種波長轉(zhuǎn)換器噪聲大，容易造成串?dāng)_，其應(yīng)用有限；一般情況下，二階非線性過程比三階過程效率高得多，基于半導(dǎo)體(如砷化鋁鎵AlGaAs)或鐵電晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的差頻或級聯(lián)效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換器，逐漸成為寬帶全光波長轉(zhuǎn)換器的發(fā)展方向。基于二階非線性差頻或級聯(lián)效應(yīng)的全光波長轉(zhuǎn)換器件對信息透明，它僅是一個純光學(xué)過程，克服了電光器件的速度瓶頸，具備低噪聲、寬調(diào)節(jié)波長范圍和可以同時轉(zhuǎn)換多波長的特點。基于半導(dǎo)體或鐵電疇反轉(zhuǎn)波導(dǎo)差頻或級聯(lián)波長轉(zhuǎn)換器是唯一全透明的方案，與其它波長轉(zhuǎn)換器方案比具有明顯的優(yōu)勢。而基于級聯(lián)效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換器與基于差頻效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換器相比，泵浦波長仍然在1.5μm通信波段，解決了波導(dǎo)傳輸模式問題，并且可以獲得更寬的帶寬。雖然基于半導(dǎo)體(如AlGaAs)的差頻波長轉(zhuǎn)換器已有演示，但目前難以實現(xiàn)兩束光的相位匹配，另外由于波導(dǎo)的散射損耗，均導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率低下，因而目前應(yīng)用較少。

目前，基于光學(xué)超晶格波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換相位匹配條件極大抑制了多波長信道間的串?dāng)_，使得基于光學(xué)超晶格波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波長變換器成為目前唯一可以實現(xiàn)組波長轉(zhuǎn)換的技術(shù)，也是唯一可以實現(xiàn)N×M廣播功能的全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)。基于光學(xué)超晶格波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換器所用的二次級聯(lián)效應(yīng)可分為兩類：一類是單泵浦倍頻和差頻級聯(lián)效應(yīng)，如：基于倍頻和差頻級聯(lián)效應(yīng)的波長可調(diào)寬帶全光波長轉(zhuǎn)換器的制作方法，存在以下缺點：倍頻非線性系數(shù)不大，需要很高的泵浦光功率才可以得到可觀的轉(zhuǎn)換效率，與光通信中所要求的低泵浦功率閾值不符，單泵浦波長轉(zhuǎn)換方案中，當(dāng)信號光波長趨近于泵浦光波長時，轉(zhuǎn)換效率會出現(xiàn)凹陷，因此不得不舍棄泵浦光波長附近的一些信道；另一類是雙泵浦(雙泵浦指兩個泵浦源)和頻與差頻級聯(lián)效應(yīng)，該類方法中信號光和轉(zhuǎn)換光分布在泵浦光兩側(cè)，因此至少有一個波長信道被占用，不利于通信波段的充分利用。

根據(jù)器件結(jié)構(gòu)設(shè)計，基于光學(xué)超晶格波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換器可以分為兩類：一類是基于周期光學(xué)超晶格波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換器；一類是基于非周期光學(xué)超晶格波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換器。非周期光學(xué)超晶格(Aperiodic?OpticalSupperlattice，AOS)是一種新的光學(xué)超晶格結(jié)構(gòu)，和周期性的光學(xué)超晶格相比，AOS可以為光參量等非線性過程提供更多的倒格失來補償位相失配。在AOS理論中，光學(xué)樣品被分成同樣大小的區(qū)域，每個區(qū)域的電疇方向通過模擬退火方法(Simulated?Annealing?Method，SA?Method)設(shè)計。在AOS光學(xué)超晶格中，雖然疇反轉(zhuǎn)的周期不存在了，但是每個電疇的長度是一個固定值或者是這個固定值的整數(shù)倍。把非周期光學(xué)超晶格引入非線性光學(xué)晶體，可以同時實現(xiàn)多個非線性光學(xué)參量過程，或在單個參量過程發(fā)生時，可以實現(xiàn)寬帶波長轉(zhuǎn)換功能。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，2005年，Wei?Xie等人在《OpticsCommunications》上發(fā)表了“All-optical?variable-in?variable-outwavelength?converter?based?on?cascaded?nonlinearity?in?aperiodic?opticalsuperlattice”(《非周期光學(xué)超晶格中基于倍頻差頻級聯(lián)效應(yīng)的全光波長轉(zhuǎn)換》)一文，該文介紹了利用非周期光學(xué)超晶格設(shè)計，基于EEE倍頻與差頻的波長轉(zhuǎn)換。EEE倍頻與差頻級聯(lián)是指參與其參量過程的基波光、信號光以及倍頻光、閑頻光都是在光學(xué)超晶格晶體里以非尋常光，即E光(Extraordinary)，入射或傳播的。該波長轉(zhuǎn)換利用的是單泵浦倍頻過程，存在單泵浦功率閾值偏高，有一個波長信道被占用，以及轉(zhuǎn)換效率會出現(xiàn)凹陷的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種非周期寬帶可調(diào)全光波長轉(zhuǎn)換器的制作方法，本發(fā)明利用非周期性光學(xué)超晶格中和頻與差頻級聯(lián)的二階光學(xué)非線性效應(yīng)，采用兩個功率可以更低的泵浦光波，并使兩泵浦光波長的在和頻寬帶內(nèi)可調(diào)，即可以靈活調(diào)節(jié)兩泵浦光波長。