[实用新型]一种基于非对称双芯光子晶体光纤全光喇曼多波长转换器

说明书

本实用新型公开了一种基于非对称双芯光子晶体光纤全光喇曼多波长转换器，包括脉冲激光器、伪随机序列发生器、马赫增德尔调制器、掺铒光纤放大器、连续探测光激光器、合波器、分波器和光接收机。与现有技术相比，本实用新型可进行多波长转换，并且通过非对称双芯光子晶体光纤的有效横截面积结构，就可以使有效喇曼增益效率系数谱在指定的波长范围内非常平坦，从而实现增益平坦，也能够显著减少波长转换器在全光网络各个节点中放置的数量以及光分组交换网络中缓冲器的个数，其结构简单，设计合理，实现成本低，实现波长转换速率快、可进行波长转换的带宽较宽，具有严格的传输透明性，并且实用性强，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，特别是一种基于非对称双芯光子晶体光纤全光喇曼多波长转换器。

背景技术

目前的波分复用(WDM)技术在光通信网络中，具有高传输速率和大数据吞吐量的特点，能够满足当前通信系统的需求，然而随着超高速、超大容量、超长传输距离全光网的研究，出现了用户数及节点数大大的高于波长数的现象，产生了很高的网络阻塞率，从而增加了网络管理的难度。而且，现代波分复用(WDM)光纤通信系统的关键有源器件之一的光纤喇曼放大器(fiber Raman amplifier,FRA)虽然已逐渐成为光放大器领域内的研究热点,发表的相关文章和申请的专利数量逐年上升但同时也应该注意到,由于传统光纤的喇曼增益系数g_R非常不平坦,有效纤芯面积A_eff基本不随波长变化,所以其喇曼增益效率系数r_R＝g_R/A_eff也同样非常不平坦,进而导致当前的FRA存在着宽带增益谱难以平坦的重要缺陷.现阶段主要使用多个泵浦源同时泵浦的方式来解决该问题,但由于光纤内同时存在着多路泵浦光和信号光非常复杂的非线性相互作用,导致该方法需要用非常复杂的算法仔细地配置多个泵浦源的波长和功率。本实用新型所用的非对称双芯光子晶体光纤(ATC-PCF)可以直接实现喇曼增益平坦，为增益谱平坦宽带的全光波长转换器提供优良的增益介质。全光波长转换器(AOWC:All-optical Wavelength Converter)作为全光网络的核心器件，因其无需光电/电光转换，从而不受光信号调制格式以及传输速率的限制，能够更好的实现波长转换，使得光子网络具备不受光电器件“电子瓶颈”影响且具有透明性等优点，能够很好的解决网络阻塞、波长竞争等问题。同时，全光多波长转换技术能够实现一到多的波长转换，成为多波长转换，这不仅减少了波长转换器在全光网络各个节点中放置的数量，还减少了光分组交换网络中缓冲器的个数，提高了波长的重复利用率，更有利于实现动态的波长路由选择和光突发交换，大大降低了系统的成本，分散了全光网络管理，提高了系统的灵活性和可靠性。全光波长转换器作为当代智能化全光通信网络中的核心光子器件之一，大大节约了网络成本，提高了网络的灵活性。

根据信号在传输的过程中是否进行光电转换，光波长转换技术总体上可分为光-电-光波长转换技术和全光波长转换技术两种方式。目前成熟的波长转换技术是光-电-光转换技术，这种技术发展相当成熟，工作稳定，已经在光纤通信系统中广泛应用。然而随着通信需求的变化，采用光电光波长转换已经无法满足WDM系统中高速率信号的传输需求，大量的光电光转换不仅实现困难,而且装置结构复杂，成本随速率和元件数增加，大量的电子器件会带来较高功耗、可靠性差，这使它在多波长通道系统中的应用受到限制，而且不具备传输码型和速率的透明性，对于调频、调相和模拟信号均不能实现波长转换。因此要满足理想的波长转换器的性能需求，改善上述的限制因素势在必行。

全光波长转换器在数据速率、信噪比、消光比、对输入信号的灵敏性、带宽宽度等较传统的光电光波长转换器都有着显著的改进和提高。全光波长转换器主要利用某些介质的非线性效应将输入的光信号直接转换到新的波长上，可以克服传统波长转换器中电器件的速度瓶颈、透明性低等不足。迄今为止，全光波长转换器件实施过程中都存在一些缺点，如成本较高，转换速度慢，待转换波长有限等，并且网络节点需要对多个波长信道进行波长变换时，要同时设置多个波长转换器，会使成本大大增加。

发明内容