[發明專利]基于高非線性色散平坦光纖的寬帶波長變換器及變換方法

無效

• 申請號: 201210038881.7
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102566194A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 唐斌
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明涉及全光信號處理技術領域和非線性光纖光學技術領域，特別涉及一種基于高非線性色散平坦光纖的寬帶波長變換器及變換方法。

背景技術

信息技術以超乎人們想象的速度迅猛地發展，同時人們對通信品質及體驗度的需求日益提升，因此，對通信技術提出了更高的要求。全光智能可重構通信網被公認為是解決通信瓶頸的下一代通信方式。在全光智能可重構通信網中，為了充分利用網絡資源，需要對資源進行動態調節，以降低網絡的阻塞，進而提高光網絡的可重構性和智能性。目前實現全光波長變換的技術主要有交叉增益調制(XGM)、交叉相位調制(XPM)以及四波混頻(FWM)等。交叉增益調制是有源器件中的增益飽和效應，半導體光放大器(SOA)是應用最廣泛的產生交叉增益調制的器件。但是，由于SOA中載流子恢復時間的限制，這類全光波長變換器的響應速度一般在納秒量級，這將限制全光波長變換速度的進一步提升。XPM和FWM是兩種三階非線性效應，具有飛秒量級的響應速度，是超高速全光波長變換的理想選擇，得到各國科技工作者的高度關注。光纖的纖芯很小，使得它的三階非線性系數很大，而且光信號在光纖中傳播時，兩者的作用距離長，因而可以很好地實現XPM或FWM效應，另外，基于光纖的全光波長變換器與光通信系統具有天然的兼容性，可以最大限制地減小插入損耗。

經文獻檢索發現，Sarker，B.等人在Photonics?Technology?Letters(光子技術快報，2002，Vol.14，pp.340-342)上發表了題為“All-optical?wavelength?conversion?based?on?cross-phase?modulation(XPM)in?a?single-mode?fiber?and?a?Mach-Zehnderinterferometer.(基于單模光纖和馬赫-曾德干涉儀中交叉相位調制的全光波長變換器)”的論文，文中報道的全光波長變換器由一根2km長的標準單模光纖和一個馬赫-曾德干涉儀組成。由于標準單模光纖的非線性系數較小，而色散不平坦等原因，使得該結構的波長變換效率不高，波長變換的寬度只有20nm，難以適合寬帶全光變換的需要。

又經專利檢索發現，申請號為200480025229.5，名稱為《具有非對稱位置的薩尼亞克干涉儀的基于半導體光放大器的全光波長轉換器》。該裝置使用一個薩尼亞克(Sagnac)干涉環路，并在環路的非對稱位置上放置SOA，利用SOA和Sagnac環路共同完成輸入信號的波長轉換。正如之前所述，SOA的工作速度受制于載流子的恢復時間，因此該裝置的工作速度只有納秒量級，而且該裝置中SOA的放置需要一個準確的偏移量，不合適的偏移量會使轉換效果達不到設計的要求。

因此，現有的全光波長變換器在可變換的波長寬度以及變換速度上，都需要進行提高，以滿足要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有全光波長變換器在可變換的波長寬度以及變換速度上的不足，本發明提供一種基于高非線性色散平坦光纖的寬帶波長變換器及變換方法，本發明可以實現波長間隔為50nm以上的波長轉換，變換速度理論上可達飛秒量級，在實施例中觀察到皮秒量級的變換速度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于高非線性色散平坦光纖的寬帶波長變換器，具有用于調整待變換信號光偏振態和功率的信號光輸入光路、連續光源和用于調整連續光偏振態和功率的連續光輸入光路，所述的連續光源與連續光輸入光路連接，還具有Sagnac干涉環，所述的Sagnac干涉環包括高非線性色散平坦光纖、用于將連續光傳遞到Sagnac干涉環上的第一耦合器和用于將待變換的信號光與第一耦合器輸出的連續光耦合并傳遞到Sagnac干涉環上的第二耦合器，第二耦合器設置在高非線性色散平坦光纖與第一耦合器之間的Sagnac干涉環上，所述的信號光輸入光路與第二耦合器通信，連續光輸入光路與第一耦合器通信。

為了控制Sagnac干涉環內光信號的偏振狀態，所述的Sagnac干涉環上還具有至少一個第三偏振控制器，所述的第三偏振控制器和第二耦合器分別位于高非線性色散平坦光纖的兩側。

為了控制待變換的信號光和用于控制目標變換波長的連續光的偏振狀態，所述的信號光輸入光路具有至少一個第一偏振控制器，連續光輸入光路中具有至少一個第二偏振控制器。

為了適應寬帶全光波長變換的需要，提高波長變換的寬度，所述的高非線性色散平坦光纖的非線性系數≥11(KmW)^-1，色散系數：0≤GVD＜1.5ps/km/nm，長度≤10m。