基于四波混頻效應(yīng)的全光波長(zhǎng)變換.pdf

1、全光波長(zhǎng)變換器是未來全光通信的關(guān)鍵器件之一，目前報(bào)道的基于四波混頻效應(yīng)的全光波長(zhǎng)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(zhǎng)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(dá)式，找出了影響混頻效率的參數(shù)。接著利用Matlab、OptiSystem等軟件自行編寫程序模擬出了各參數(shù)條件下波長(zhǎng)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(dǎo)體光放大器的全光波長(zhǎng)變換(其最高變換效率可達(dá)19.7dB)，而且通過調(diào)整抽運(yùn)光以及信號(hào)光功率實(shí)現(xiàn)了利用閑頻光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換，并獲得了高達(dá)12dB的變換效率。研究發(fā)現(xiàn)利用閑頻光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換較之利用變換光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換具有可靠性、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。 在基于光纖的全光波長(zhǎng)變換的模擬中，通過調(diào)整系統(tǒng)參量，在抽運(yùn)光與信號(hào)光頻率差為0.045THz，信號(hào)光功率為1dBm，抽運(yùn)光功率27dBm，光纖衰減系數(shù)

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(dá)15.4dB的變換效率。實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，采用H8153A激光器作為光源，經(jīng)過AVANEX A194140信道波分復(fù)用器AWG分成的兩束光信號(hào)作為抽運(yùn)光以及信號(hào)光，頻率分別為194.78THz、194.99THz。兩束光經(jīng)耦畬器輸出到KPS-BT-C-30-PB-SA型EDFA后，抽運(yùn)光以及信號(hào)光經(jīng)過放大輸出到色散平坦光纖G655中，由光纖中的FWM效應(yīng)成功實(shí)現(xiàn)

4、了全光波長(zhǎng)變換，其頻譜圖可通過光譜分析儀AQ6319觀測(cè)。 半導(dǎo)體光放大器(SOA)具有增益帶寬寬(1300～1600nm)，增益平坦性好，能夠動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)、體積小、泵浦簡(jiǎn)單、可批量生產(chǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體光放大器的主要特性取決于有源層介質(zhì)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(duì)。在利用半導(dǎo)體光放大器實(shí)現(xiàn)全光波長(zhǎng)變換過程中，通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)首次提出了波長(zhǎng)變換效率隨著SOA注入電流的增加而變化、以及SOA腔長(zhǎng)變化

5、而變化的觀點(diǎn)。模擬發(fā)現(xiàn)在注入電流為0.8A時(shí)基本達(dá)到飽和；且SOA的腔長(zhǎng)在小于200μm范圍內(nèi)，波長(zhǎng)變換效率隨SOA腔長(zhǎng)的增加而迅速增加，在200-800μm范圍內(nèi)，波長(zhǎng)變換效率不受SOA腔長(zhǎng)的影響；在選擇抽運(yùn)光與信號(hào)光的頻率時(shí)，二者的頻率差應(yīng)控制在0.14THz范圍內(nèi)：耦合器的衰減對(duì)波長(zhǎng)變換效率有很大影響，應(yīng)當(dāng)選擇衰減小于3dB的耦合器；在抽運(yùn)光與信號(hào)光頻率差為0.03THz，SOA腔長(zhǎng)為600μm，泵浦功率為1dBm的條件下，通過調(diào)

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

7、浦衰減等參數(shù)的值，獲得了12dB的變換效率。且研究發(fā)現(xiàn)利用閑頻光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換比利用變換光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換有較好的穩(wěn)定性，有著廣闊的應(yīng)用前景。通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)耦合器中信號(hào)光以及抽運(yùn)光的衰減系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可分別實(shí)現(xiàn)利用變換光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換以及利用閑頻光實(shí)現(xiàn)的全光波長(zhǎng)變換。 目前雖然光-電-光型波長(zhǎng)變換技術(shù)較為成熟，且已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，但是它不能保證信號(hào)轉(zhuǎn)換的透明性，且光電轉(zhuǎn)換速率已近乎達(dá)到其極限，而成為高速光通信的“電