[發(fā)明專(zhuān)利]一種偏振無(wú)關(guān)的微環(huán)光交換方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410447484.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104238023B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張中一;武保劍;文峰;張鴻潮;邱昆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/27
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/27
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心51203
• 代理人: 周劉英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，具體涉及偏振無(wú)關(guān)的微環(huán)光交換處理。

背景技術(shù)

由于對(duì)芯片集成化的需求，芯片的尺寸越來(lái)越小，伴隨著的是波導(dǎo)結(jié)構(gòu)越來(lái)越大的芯層、包層折射率差，這樣就會(huì)造成很?chē)?yán)重的雙折射現(xiàn)象，在這樣的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中偏振控制成為難題。在利用微環(huán)光開(kāi)關(guān)芯片進(jìn)行光交換時(shí)，微環(huán)中實(shí)現(xiàn)諧振的條件為：2πR×n_c＝mλ，其中R為微環(huán)半徑，n_c為微環(huán)中光模式的有效折射率，m為諧振級(jí)次。λ為光信號(hào)的波長(zhǎng)，由于不同偏振態(tài)的有效折射率不同而導(dǎo)致的橫電模(TE)、橫磁模(TM)偏振態(tài)的光信號(hào)諧振峰存在差異，因而對(duì)于同一波長(zhǎng)的不同偏振態(tài)而言，同一路光難以兼顧兩個(gè)偏振態(tài)信號(hào)的同步開(kāi)關(guān)。另一方面，要獲得更高速率的調(diào)制信號(hào)，往往需要偏振復(fù)用，如何有效地實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的偏振無(wú)關(guān)傳輸和交換也是急待解決的問(wèn)題。

參見(jiàn)圖1，現(xiàn)行的方案主要是通過(guò)光纖偏振分束器，將一路光信號(hào)的兩個(gè)正交的偏振態(tài)分開(kāi)處理，然后通過(guò)偏振旋轉(zhuǎn)器將其中一個(gè)偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度后，再將兩路偏振態(tài)相同的信號(hào)分別經(jīng)過(guò)兩塊相同的微環(huán)光交換芯片傳輸/交換后，再在系統(tǒng)輸端將其中一個(gè)偏振態(tài)再旋轉(zhuǎn)90度，最后將兩路信號(hào)合為一路光信號(hào)在光纖中傳輸，從而實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)的光交換。由于該方案采用很多分立的光纖器件如圖1中所示的偏振分束器、偏振旋轉(zhuǎn)器等來(lái)構(gòu)建，從而使得該方案的光交換系統(tǒng)體積大，集成度不夠高；并且，在該方案中，完成一路光信號(hào)的光交換需要兩塊微環(huán)光交換芯片，且該兩塊芯片必須完全相同，若結(jié)構(gòu)稍有不同，諧振峰就會(huì)有漂移，對(duì)微環(huán)芯片制作工藝要求極高；另外還需要兩套相同的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)整個(gè)芯片進(jìn)行控制，對(duì)開(kāi)關(guān)的協(xié)同性要求非常高，其控制算法復(fù)雜度高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)的微環(huán)光交換系統(tǒng)的通用性差且復(fù)雜性高的技術(shù)問(wèn)題，公開(kāi)了一種簡(jiǎn)單，操作便捷的偏振無(wú)關(guān)的微環(huán)光交換方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的偏振無(wú)關(guān)的微環(huán)光交換方法，包括下列步驟：

步驟1：將波長(zhǎng)為λ1、偏振態(tài)為T(mén)M偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的信號(hào)光，波長(zhǎng)為λ、偏振態(tài)為T(mén)M或TE偏振態(tài)的泵浦光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中，產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ2、偏振態(tài)與泵浦光的偏振態(tài)相同的第一轉(zhuǎn)換光；

所述泵浦光的波長(zhǎng)λ為真空中光速與泵浦光頻率之商，而泵浦光頻率為第一轉(zhuǎn)換光頻率與信號(hào)光頻率之和的二分之一；

所述第一轉(zhuǎn)換光頻率的設(shè)置為：

若泵浦光的偏振態(tài)為T(mén)M偏振態(tài)，則基于信號(hào)光的TM偏振態(tài)的有效折射率，確定TM偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開(kāi)關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長(zhǎng)λ2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；

若泵浦光的偏振態(tài)為T(mén)E偏振態(tài)，則基于信號(hào)光的TE偏振態(tài)的有效折射率，確定TE偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開(kāi)關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長(zhǎng)λ2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；

步驟2：對(duì)步驟1處理后的光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光和波長(zhǎng)為λ1、偏振態(tài)為T(mén)M或TE偏振態(tài)的光，輸出第一轉(zhuǎn)換光以及波長(zhǎng)為λ1、偏振態(tài)為T(mén)E或TM偏振態(tài)的光至微環(huán)光開(kāi)關(guān)；

步驟3：基于微環(huán)光開(kāi)關(guān)對(duì)步驟2得到的光進(jìn)行光交換處理；

步驟4：將步驟3處理后的光，和波長(zhǎng)為λ、偏振態(tài)為T(mén)M或TE偏振態(tài)的泵浦光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中，產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ1、偏振態(tài)為T(mén)M或TE偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光，且所述第二轉(zhuǎn)換光與步驟1所述的信號(hào)光的功率和相位相同；

步驟5：對(duì)步驟4處理后的光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光和所述第一轉(zhuǎn)換光，輸出波長(zhǎng)λ1、偏振態(tài)為T(mén)M偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的光。

為了實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)的光交換，首先要保證不同偏振態(tài)的光具有相同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)(即：1、開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)同時(shí)處于諧振狀態(tài)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)后同時(shí)處于非諧振狀態(tài)；2、開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)同時(shí)處于非諧振狀態(tài)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)后同時(shí)處于諧振狀態(tài))，本發(fā)明將TE和TM兩個(gè)不同偏振態(tài)模式的光信號(hào)轉(zhuǎn)換到兩個(gè)不同的波長(zhǎng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)，從而保證不同偏振態(tài)的兩路光信號(hào)能同時(shí)開(kāi)或者關(guān)，實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)的光開(kāi)關(guān)。由于輸入的信號(hào)光為同一波長(zhǎng)、兩個(gè)偏振態(tài)，因此需要進(jìn)行波長(zhǎng)變換，在輸出端還要將其轉(zhuǎn)換回來(lái)，所以利用非線性介質(zhì)波導(dǎo)中的非線性效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)信號(hào)光的波長(zhǎng)與第一轉(zhuǎn)換光的波長(zhǎng)來(lái)確定泵浦光的波長(zhǎng)，泵浦光的偏振態(tài)與其中一個(gè)模式相同，因此與另一個(gè)模式正交，這樣就可以保證只有一個(gè)模式的光通過(guò)非線性效應(yīng)發(fā)生波長(zhǎng)變換，這里選用強(qiáng)光泵浦轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)后的這個(gè)模式的光強(qiáng)與轉(zhuǎn)換前相同，經(jīng)過(guò)微環(huán)光開(kāi)關(guān)交換后，同樣的過(guò)程實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)逆變換。