[發明專利]無偏振串擾的偏振復用系統全光波長變換簡化裝置及方法

有效

• 申請號: 201210414927.0
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102929072A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 周慧;陳林;余建軍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G02F2/00
• 分類號: G02F2/00;G02F1/39;G02B6/27;G02B6/35;H04J14/00
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(一)技術領域

本發明屬于微波光子學技術中全光波長變換（All?Optical?Wavelength?Conversion,縮寫為AOWC）通信領域。

(二)背景技術

目前高速率大容量通信系統已經成為必然趨勢。在波分復用（Wavelength?Division?Multiplexing，縮寫為WDM）網絡中，同一根光纖上同時傳輸多個信道，DWDM（Dense?Wavelength?Division?Multiplexing,?縮寫為DWDM）則具有更高的頻譜效率。但在現有的光纖系統中，DWDM的開發已經趨于極限，通過增加新的光波長數目進行擴容非常困難，因此增加單波通信速率成為一個主要的候選方式。單波長100Gbit/s的速率被認為是繼目前主流傳輸速率10-40Gbit/s之后的下一代大容量光通信的數據傳輸速率。

若要進一步提高光纖傳輸容量，偏振復用技術可以滿足這一要求。在一個光波長信道中利用其兩個相互正交的偏振態攜帶不同的信號進行傳輸，可充分利用光纖的低損耗帶寬實現超大容量，這就是偏振復用技術。采用偏振復用技術后每個光波長攜帶的信號就由原來的一個變成兩個，信號的復用度就變為原來的兩倍，因此增加了傳輸容量和頻譜利用率。

在全光網絡中，各種業務的上下、交叉連接等都是在光路上通過對光信號進行調制來實現的，從而消除了電/光（E/O）變換中電子器件的瓶頸。采用全光波長變換技術可以實現通信網絡內部波長路由和波長重用，有效地解決網絡內部受有限波長信道數量限制的交通擁擠，實現對網絡便捷靈活的管理。

目前全光波長變換技術包括：基于半導體光放大器增益飽和效應（Semiconductor?Optical?Amplifier-Cross-Aain?Modulation，SOA-XGM），基于半導體光放大器的交叉相位調制效應（Semiconductor?Optical?Amplifier-Cross-Phase?Modulation，縮寫為SOA-XPM）的波長變換，基于電吸收調制器（EAM）的交叉吸收調制（Cross-absorption?Modulation，縮寫為XAM），基于SOA或者高非線性光纖的四波混頻（Four-wave?mixing，縮寫為FWM）效應等。而基于四波混頻效應的波長變換對輸入信號的功率和相位都很靈敏，所以它對調制格式、調制速率都有很好的透明性。可以利用半導體光放大器和高非線性光纖實現四波混頻。而相對基于高非線性光纖中的FWM效應，基于SOA中FWM效應的波長變換技術具有響應時間短和避免非線性以及色散效應影響的優勢。且SOA具有高非線性系數，易于系統集成，制造技術已經成熟等優勢SOA具有高非線性系數，易于系統集成，且制造技術已經成熟等優勢。對于實際全光網絡傳輸系統，為了提高通信容量，將偏振復用技術引入通信網絡中是一種有效可行的方法，這樣在光傳輸節點處，必然要對偏振復用信號進行全光波長變換，因此，對偏振復用信號的全光波長變換的研究是非常有必要有意義的。

目前，有實驗報道【Jianjun?Yu，“Wavelength?conversion?of?112?Gbit/s

PolMux?RZ-QPSK?signals?based?on?four-wave?mixing?in?high-nonlinear?fiber?using?digital?coherent?detection”,?in?Proc.?ECOC,?Brussels,?Belgium,

2008,?Vol.?1–27,?2008:?Paper?Mo.3.C.5】，驗證了RZ-QPSK偏振復用信號信號在光纖中實現全光波長變換前后，在誤碼率很低的時候，功率代價達2dB。【Jia?Lu,?“Polarization?insensitive?wavelength?conversion?based?on?orthogonal?pump?four-Wave?mixing?for?polarization?multiplexing?signalin?high-nonlinear?fiber”,?IEEE?Journal?of?Lightwave?Technology,?Vol.?27,?No.?24,?2009:?5767-5774】，理論分析采用的是SOA的簡化的“lumped”模型，將SOA簡化為各向同性介質，在一個半導體光放大器（SOA）中實現了OOK偏振復用信號全光波長變換。而實用的SOA不可能是完美的各向同性的介質，SOA增益的偏振倚賴性會引起的偏振旋轉，打破偏振復用信道的正交性而產生偏振復用信號間的串擾，造成嚴重的系統功率代價。