[发明专利]全光波长转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种波长转换装置，尤其涉及一种基于高非线性光纤的高效全光波长转换器。

背景技术

在解决不断上升的网络容量的问题中，如何有效利用频谱资源变得十分重要。除了运用具有高频谱效率的高级调制格式外，频谱整合也是提高频谱利用率的一项重要技术。在传输层中，频谱整合技术主要体现在网络算法与波长转换两个方面。波长转换技术能够重新分配波长分布并增强频谱的灵活性与利用率。相比于传统光电/电光波长转换器而言，全光波长转换器具有许多优点，例如：较低的能量损耗、打破电子器件速度瓶颈的响应速度以及对调制格式信号速率的透明性等等。目前基于不同非线性介质的全光波长转换器已经展开了许多研究，例如有基于半导体光放大器、高非线性光纤(HNLF)、硅波导等等。基于HNLF的全光波长转换方案因克尔效应的超快响应速度能够处理超高速的信号，并且在整个过程中具有低损耗以及对色散的可控性的特点，使得其在众多全光波长转换方案中脱颖而出。

转换效率(conversion efficiency，CE)与转换带宽是衡量一个波长转换器好坏的两个标准。在基于HNLF的波长转换器中，转换效率主要是由非线性相移γPL所决定(定义为泵浦功率P_P、非线性系数γ、光纤长度L，三者的乘积)，γPL越大，转换效率就越高。但无法通过无限增大泵浦功率来提高转换效率，这是由于输入到HNLF中的泵浦功率会受到受激布里渊阈值(SBS threshold)的限制。目前已经展开了许多的研究工作用以提高SBS阈值，运用最多的就是“抖动”方法。这种方法通过“抖动”泵浦光，使其功率分布在一个较小频谱范围内，从而在保持泵浦总功率不变的前提下有效地降低了泵浦的峰值功率。但与此同时，该方法将会在转换信号中引入抖动噪声，产生失真。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于高非线性光纤的高效全光波长转换器，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无需提高SBS阈值、无需抖动泵浦光，仅通过光纤就能够实现高转换效率的全光波长转换器。

本发明的全光波长转换器，包括通过光纤连接的发送端和接收端，其中

-所述发送端将信号光与泵浦光耦合后输入所述光纤；

-所述光纤包括级联的掺铝光纤和掺锗光纤，其接收并引导由所述发送端输出的所述信号光与泵浦光，并利用所述光纤在引导所述信号光与泵浦光时产生的非线性光学现象来产生转换光；

-所述接收端接收所述光纤输出的转换光。

进一步的，所述掺铝光纤与掺锗光纤的长度比为3:2。

进一步的，所述发送端将所述信号光与泵浦光以3：7的比例耦合后输入所述光纤。

进一步的，所述泵浦光的输入功率为所述掺铝光纤的SBS阈值。

进一步的，所述发送端包括信号光源与泵浦光源，所述信号光源与泵浦光源均包括依次连接的可调激光光源、放大器、光带通滤波器和偏振控制器。

进一步的，所述放大器为掺铒光纤放大器。

进一步的，所述发送端与所述光纤之间还连接有光隔离器。

进一步的，所述光纤与所述接收端之间还连接有光带通滤波器。

进一步的，所述接收端为测试所述转换光信号误码率和星座图的相干接收器。

进一步的，在所述光带通滤波器与所述接收端之间还可依次连接可调衰减器和半导体光放大器。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、利用两段不同高非线性光纤级联在一起实现高转换效率的全光波长转换器方案，其具有-8dB(理论上具有-3.1dB)的转换效率以及良好的转换信号性能；

2、利用掺铝光纤与掺锗光纤级联，有效增大非线性相移从而实现转换效率的提高，其中掺铝光纤是用来提高SBS阈值，在第二段中使用的是掺锗光纤，它具有较小的色散斜率与衰减，用以弥补光纤的损耗并提高非线性相移；

3、在10^-5级数误码率时的功率损耗能够达到小于0.5dB的水平。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是基于四波混频的波长转换仿真图；

图2是不同泵浦功率下的转换效率图；

图3是不同入射波长处转换效率的计算结果曲线；

图4是SBS阈值测试的实验结构；