基于四波混頻效應的全光波長變換.pdf

1、全光波長變換器是未來全光通信的關鍵器件之一，目前報道的基于四波混頻效應的全光波長變換效率為-18.56dB，其變換效率較低。為了獲得穩(wěn)定的、變換效率較高的全光波長變換，文中首先從四波混頻的起源出發(fā)在理論上推出了四波混頻效率的表達式，找出了影響混頻效率的參數。接著利用Matlab、OptiSystem等軟件自行編寫程序模擬出了各參數條件下波長變換效率的變化曲線，不僅首次利用OptiSystem成功模擬出了基于非線性色散光纖、摻餌光纖放大器

2、加非線性色散光纖、以及半導體光放大器的全光波長變換(其最高變換效率可達19.7dB)，而且通過調整抽運光以及信號光功率實現了利用閑頻光實現的全光波長變換，并獲得了高達12dB的變換效率。研究發(fā)現利用閑頻光實現的全光波長變換較之利用變換光實現的全光波長變換具有可靠性、穩(wěn)定性等優(yōu)點。 在基于光纖的全光波長變換的模擬中，通過調整系統參量，在抽運光與信號光頻率差為0.045THz，信號光功率為1dBm，抽運光功率27dBm，光纖衰減系數

3、為0.2dBIkm，光纖有效面積為54μm<'Λ2>的條件下，獲得了較為穩(wěn)定的高達15.4dB的變換效率。實際實驗中，采用H8153A激光器作為光源，經過AVANEX A194140信道波分復用器AWG分成的兩束光信號作為抽運光以及信號光，頻率分別為194.78THz、194.99THz。兩束光經耦畬器輸出到KPS-BT-C-30-PB-SA型EDFA后，抽運光以及信號光經過放大輸出到色散平坦光纖G655中，由光纖中的FWM效應成功實現

4、了全光波長變換，其頻譜圖可通過光譜分析儀AQ6319觀測。 半導體光放大器(SOA)具有增益帶寬寬(1300～1600nm)，增益平坦性好，能夠動態(tài)轉換波長、體積小、泵浦簡單、可批量生產、成本低等優(yōu)點。半導體光放大器的主要特性取決于有源層介質特性和激光腔的特性，發(fā)光媒介是非平衡載流子即電子．空穴對。在利用半導體光放大器實現全光波長變換過程中，通過調整系統參數首次提出了波長變換效率隨著SOA注入電流的增加而變化、以及SOA腔長變化

5、而變化的觀點。模擬發(fā)現在注入電流為0.8A時基本達到飽和；且SOA的腔長在小于200μm范圍內，波長變換效率隨SOA腔長的增加而迅速增加，在200-800μm范圍內，波長變換效率不受SOA腔長的影響；在選擇抽運光與信號光的頻率時，二者的頻率差應控制在0.14THz范圍內：耦合器的衰減對波長變換效率有很大影響，應當選擇衰減小于3dB的耦合器；在抽運光與信號光頻率差為0.03THz，SOA腔長為600μm，泵浦功率為1dBm的條件下，通過調

6、整SOA的注入電流，在0.18A時，得到了最大變換效率為4.4dB的一階FwM變換波，在L4時，得到了最大變換效率為19.7dB的高階FWM變換波。目前報道的基于FWM-AOWC中，均是利用變換光實現的全光波長變換，而利用閑頻光實現的全光波長變換卻沒有報道。仿真中我們成功模擬出了利用閑頻光實現的全光波長變換，并找出了影響這種波長變換效率的因素。通過調整半導體光放大器的注入電流、SOA腔長、抽運光與信號光的頻率差、偏振、耦合器信號衰減與泵

7、浦衰減等參數的值，獲得了12dB的變換效率。且研究發(fā)現利用閑頻光實現的全光波長變換比利用變換光實現的全光波長變換有較好的穩(wěn)定性，有著廣闊的應用前景。通過進一步分析發(fā)現，對耦合器中信號光以及抽運光的衰減系數進行調整，可分別實現利用變換光實現的全光波長變換以及利用閑頻光實現的全光波長變換。 目前雖然光-電-光型波長變換技術較為成熟，且已經實際應用，但是它不能保證信號轉換的透明性，且光電轉換速率已近乎達到其極限，而成為高速光通信的“電