[發(fā)明專利]一種基于二階非線性的全光信息交換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110427004.4
• 申請日: 2011-12-17
• 公開（公告）號: CN102547492A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王健
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04B10/12;G02F1/377
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)，涉及一種全光信息交換方法，特別是一種利用二階非線性參量衰減和波長轉(zhuǎn)換相結(jié)合的作用來實(shí)現(xiàn)調(diào)制格式透明的全光信息交換的方法。

背景技術(shù)

21世紀(jì)是信息的時代。隨著人們對信息量與日俱增的迫切需求，高速、大容量、靈活的全光網(wǎng)絡(luò)將成為未來寬帶通信網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，與之相匹配的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處的高速全光信息處理顯得至關(guān)重要。全光信息處理在全光域內(nèi)進(jìn)行，可以避免傳統(tǒng)“光-電-光”信息處理電子瓶頸帶來的速率限制。目前對全光信息處理的研究正在受到國內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，是美國、歐盟和日本政府基金計(jì)劃資助的重點(diǎn)。作為全光信息處理的關(guān)鍵技術(shù)，全光波長轉(zhuǎn)換以及在此基礎(chǔ)上拓展的光邏輯、光開關(guān)和光交換等技術(shù)近年來得到了快速發(fā)展，從而有效推動了全光通信網(wǎng)的發(fā)展。例如，作為全光通信網(wǎng)的一個重要支撐技術(shù)，全光信息交換在光通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的交通樞紐作用。高速靈活的全光信息交換技術(shù)在某種程度上決定著全光通信網(wǎng)的發(fā)展。

傳統(tǒng)波長域光信息交換技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法比較復(fù)雜，通常需要多次使用多個波長轉(zhuǎn)換器。例如，如果需要交換兩個光波長(λ_S1，λ_S2)所攜帶的數(shù)據(jù)信息，我們可以首先使用兩個光濾波器進(jìn)行光波長分離，然后使用兩個波長轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行兩次波長轉(zhuǎn)換(λ_S1→λ_S2，λ_S2→λ_S1)來實(shí)現(xiàn)信息的交換在每個波長轉(zhuǎn)換器之后還需要使用額外的光濾波器將轉(zhuǎn)換光濾出(λ_S2，λ_S1)，最后再將兩個光波長合在一起，這個過程經(jīng)歷多次光濾波和光波長轉(zhuǎn)換，需要使用兩個波長轉(zhuǎn)換器、四個光濾波器以及光耦合器等多個光學(xué)元器件，這大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。2002年日本Sumitomo?Electric?Industries的K.Uesaka和美國斯坦福大學(xué)K.K.-Y.Wong等曾提出利用高非線性色散位移光纖中的非簡并四波混頻三階非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)10?Gbit/s的波長交換，不過報道的波長交換僅針對二進(jìn)制開關(guān)鍵控(OOK)信號，對于是否支持相位調(diào)制等先進(jìn)高級調(diào)制格式未進(jìn)行分析說明。在此實(shí)現(xiàn)方案中，由于受到光纖受激布里源散射(SBS)和拉曼放大的影響，一方面需要對參與的抽運(yùn)光進(jìn)行如相位調(diào)制等處理以抑制SBS，另一方面短波段和長波段的交換性能出現(xiàn)了明顯的差異。同時，三階非線性的交換效率也相對較低。鑒于此，為了順應(yīng)全光信息交換新的發(fā)展需求，針對以往方案存在的不足之處，需要提出新的方案，以實(shí)現(xiàn)僅利用單個光學(xué)器件即可以實(shí)現(xiàn)高速且調(diào)制格式透明的全光信息交換。這些對于推動高速大容量且靈活的全光通信網(wǎng)的快速發(fā)展將具有實(shí)際的應(yīng)用研究價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于二階非線性的全光信息交換方法，該方法僅僅利用單個光學(xué)器件，就可以在攜帶不同數(shù)據(jù)信息的兩個波長間實(shí)現(xiàn)全光信息交換。

本發(fā)明提供的一種基于二階非線性的全光信息交換方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：

第1步以具有二階非線性的單個光學(xué)器件作為實(shí)現(xiàn)全光信息交換的器件，找到該光學(xué)器件發(fā)生二階非線性所對應(yīng)的準(zhǔn)相位匹配波長，該準(zhǔn)相位匹配波長近似選取為發(fā)生倍頻二階非線性效應(yīng)對應(yīng)的準(zhǔn)相位匹配波長λ_QPM；

第2步依據(jù)輸入的第一、第二信號光的波長選擇與之相對應(yīng)的第一、第二抽運(yùn)光的波長，設(shè)第一、第二信號光的波長分別為λ_S1，λ_S2，第一、第二抽運(yùn)光的波長分別為λ_P1、λ_P2，第一、第二抽運(yùn)光的波長滿足關(guān)系式1/λ_P1＝2/λ_QPM-1/λ_S1和1/λ_P2＝2/λ_QPM-1/λ_S2；

第3步將第一、第二抽運(yùn)光經(jīng)過光學(xué)放大和濾波后，與第一、第二信號光耦合在一起并進(jìn)入所述具有二階非線性的光學(xué)器件；第一、第二抽運(yùn)光與第一、第二信號光的偏振態(tài)通過偏振控制保持一致；

第4步在所述具有二階非線性的光學(xué)器件中，第一、第二信號光發(fā)生全光信息交換；

第5步在所述具有二階非線性的光學(xué)器件的輸出端，得到經(jīng)過了信息交換后的兩個信號光。

本發(fā)明方法是基于二階非線性效應(yīng)參量衰減和波長轉(zhuǎn)換相結(jié)合的作用機(jī)理，在攜帶不同數(shù)據(jù)信息的兩個波長間實(shí)現(xiàn)全光信息交換。具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：