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1、2013211210班2013211092刘瑞琦全光波长转换器研究意义 如今我国光纤通信技术和光纤产业得到了迅猛的发展，现在我国的主要信息通信网几乎全部实现了光通信，今后光纤也将进入每个家庭。目前DWDM技术被广泛应用到当前的通信领域。目前我国传输网的最大容量为16010Gbit/s，即。我们国家通信网络的下一步发展目标是向全光网络发展，要实现全光网的目标，必须在光逻辑和光存储方面有重大的突破以实现真正的光交换，这样才有可能成为真正的全光网。光波长变换器赋予光网络的灵活性和扩容性，是未来全光网络的核心部件。什么是波长？定义：光波长转换器是把光信号从一定义：光波长转换器是把光信号从一个波长转换为
2、另一个波长的器件。个波长转换为另一个波长的器件。控制单元：变换到任意指定的波长。控制单元：变换到任意指定的波长。 波 长技的意 波长转换器在光交叉互连(OXC)、光网络管理等领域中得到了广泛的应用。 实现波长的分配及管理、光信息的交换及路由，解决网络中波长竞争，增加网络管理的灵活性。全光 全光型波长转换器是指不经过电域处理，直接把信息从一个光波长转换到另一个光波长的器件。在光域中直接实现波长转换可以克服光-电-光波长转换器中电器件的速度瓶颈、透明性低等不足。波 长器 分全光波长器 分全光波长器基于光调制原理基于光混原理交叉增益调制交叉相位调制差四波混非性光学效利用信号光携带的信息调制有源介质的
3、增益，从而调制在同一介质中传播的探测光(通常是连续光)的放大倍数，使其强度产生调制，实现信息从信号光到探测光的转换。它实际上可以看作是特殊的光控光开关。全光波长器 有很 多种方法。从所采用的基本原理来 看，一般是利用了光学媒的各种光学非性效。当信号光和探光共同播 ，信号光度信号能够调制非性介的有效折射率 ，从 而改探光的播相位。如果利用干涉将探光分成两路，并利用信号光改两路光之的相差，在出端生相 长或相消干涉，就可使得信号光的信息同相 或反相地到了探光上。常用的干涉有赫 一曾德千涉、克 尔逊干涉等。四波混频是一种重要的三阶非线性效应。在量子力学中的定义是：一个或几个光波的光子被湮灭，同时产生了
4、几个不同频率的新光子，且在此参量过程中，净能量和动量是守恒的。光纤中的四波混频现象是有利还是有害，将取决于其具体应用在什么方面。在WDM系统中，FWM能够引起信道间的窜话，限制了系统的通信质量，因此将尽量降低FWM现象。然而正是由于FWM能够颇为有效地产生新的光波，人们已对它进行了广泛地研究，FWM现象又可被利用实现完全透明的全光波长变换。交叉增益调制（XGM）型 利用利用SOASOA的增益和的增益和特点特点 利用增益介质中利用增益介质中的载流子浓度来的载流子浓度来复调制复调制 输入与输出完全输入与输出完全相反。相反。交叉增益调制（XGM）型优点：优点：结构简单、容易实现结构简单、容易实现转换
5、效率高转换效率高波长转换范围宽波长转换范围宽对偏振不敏感对偏振不敏感缺点：缺点：1.1.输入输出信号反相输入输出信号反相2.2.输出消光比退化（上转换时输出消光比退化（上转换时“能带倒空能带倒空”，退化严重，退化严重（增加（增加SOASOA有效长度来改进，级联）有效长度来改进，级联）3.3.比特率透明有限比特率透明有限4.4.噪声指数高噪声指数高5.5.啁啾大啁啾大交叉相位调制（XPM）型SOA-MZI-XPM原 理示 意交叉相位调制（XPM）型SOA-MI-XPM原 理示 意交叉相位调制（XPM）型优点点 ：入信号功率小率啁啾小或负啁啾消光比大大提高便于集成，工作定，适用方便缺点点 ：1.入
6、功率的态范比窄，所以必入信号的功率行格控制，只 有采用片集成技才能得到好的效果基于四波混效FWMFWM的四个频率的四个频率信号率浦率基于四波混效优点点 ：调制格式透明，任何信息（幅度，相位和率）都能保留下来能 同多个波长作用距离短，相位匹配不敏 感后信号光反，因此可以用于色散偿缺点点 ：1.效率低，后信噪比化2.上效率比下低3.范小4.偏振相关基于四波混效针对FWM-WC的缺点，人们不断在改进。1.增加SOA有源区长度，提高转换效率，增加信噪比。2.注入短波长补助光，提高转换效率。3.采用垂直偏正双泵浦消除偏正相关的影响，提高转换的范围。4.优化非线性介质，提高转换效率。5.研究单个波长转换器
7、件的 同，也 研究器件。基于差程（DFG）差 生（二非性效）基于差程（DFG）优点点 ：幅度，率和相位具有格的透明性不会附加噪声出信号啁啾反可 多波 长出反，可以行信号的色散偿缺点点 ：1.波制作度大，成本高2.低波长光的耦合3.效率比低DFG-WC与FWM-WC比较基于LLPN实现波长变换对全光波长变换器的创新课题考虑了全光波长转换器的创新，对基于半导体激光器AOWC的转换器产生了兴趣。此类激光器应基于交叉增益调制和四波混频效应FWM来实现。创新讨论FWM效应的全光波长变换器半导体激光器FWM全光波长变换器基于激光器的FWM过程，利用激光器自激光作为泵浦，无需其他泵浦光源，与外信号简并形成F
8、WM。由于饱和效应，激光器FWN的转换效率不高。利用光纤外栅外腔SOA实现四波混频的方法，以光栅OFG外腔激光器的一反射面，以两边分别镀减反膜与高反膜的SOA为有源介质。信号光从OFG那边注入SOA，与激震波发生四波混频。信号功率小于1mW时，2.5Gbit/s转换速率误码率小于10-9元器件的参数指标前景展望于 下一代高容量光网，基于波混的全光波长在 下一代光网中具有大的优，因它能够完全透明的波长，于高光交至关重要。在些波长技中，最谁将出 ，在 一定 程度 上也取决于网的体系构。波 长器件的用不只局限于光网。从更广的角看，波 长器相当于一个信号处理器 ，能 够入 、出和加控制信号，就如同真空
9、管代的晶体管和三极管，因此波长器 将具 有更 广阔的用空今 后的展是可集成，可 调谐，高性能和用化。 本文介绍了全光波长转换器在光网络中的作用，并介绍了几种常见的波长转换器及其优缺点（光-电-光，XGM-WC，XPM-WC，FWM-WC，DFG-WC），同时介绍了一种SFG-DFG型的可调谐光纤转换器，最后对全光波长变换器的创新和发展前景提出了思考参考文献1 吴重庆,刘爱民,刘彦辉,董晖;全光缓存器的研究进展2 李亚安,徐德民;非线性动力系统的状态空间重构3 陈建肖,陶振宁,吴德明,徐安士;全光波长转换技术研究 4 张彤,崔一平;集成光学国际研究进展5 李明,吴亚明;非对称Y分支波导结构的理论分析
