[发明专利]基于石墨烯复合微纳光纤的高转换效率2μm波长转换器

说明书

基于石墨烯复合微纳光纤的高转换效率波长转换器，属于光信息技术领域，为了解决现有全光波长转换技术中低转换效率的问题，该转换器包括2μm可调光纤激光器、2μm半导体激光器、偏振控制器、第一耦合器、第二耦合器、掺钬光纤放大器、第一偏振无关隔离器、偏振控制器、高非线性光纤、石墨烯复合微纳光纤、第三耦合器和光谱仪；采用石墨烯复合微纳光纤、高非线性光纤和与耦合器组成的环形结构用来进一步提高波长转换效率，泵浦光和信号光可以实现最多9nm的波长调谐间隔，四波混频效应对信号调制的透明性以及瞬时性，在实现波长的再利用和再分配、发挥宽带资源，提高网络系统容量、光开关、波长路由选择、光交换方面中也有极为重要和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯复合微纳光纤的高转换效率波长转换器，属于光信息技术领域。

背景技术

微纳光纤具有纤芯小，功耗低，且能量密度高等优势，因此有望成为应用于光通信和光信息信号处理等器件设计和制备的光波导器件。另外随着激光技术的快速发展和应用，以及新型二维材料优异的非线性光学效应，一些新型的二维材料已经被广泛应用于全光调制、全光开关、波长转换、光通信信号处理、非线性光学光谱检测等生产生活的多个领域。

随着以石墨烯为代表的二维材料和微纳器件工艺的飞速发展，基于二维材料微结构非线性介质的波长转换技术受到了大量关注。石墨烯是单层碳原子晶体，具有非常独特的光学特性。其半金属性的狄拉克锥能带结构使得其具有宽带的光学响应、可见和近红外波段的均匀线性吸收、超快的载流子驰豫过程和高的非线性响应系数。其与微纳光纤的复合时，微纳光纤凭借其低传输损耗和强光场约束能力，为石墨烯在光学调制的应用上提供了良好的集成平台。

2μm波段(2.05-2.2μm)避开了大气中H₂O，CO₂，O₃等主要分子气体吸收峰，处于大气高透过窗口，并且近年来，2μm波段光纤激光器在雷达、遥感、医学、自由空间光通信等领域有着广泛的潜在应用。而全光波长转换技术可以在光域直接对光信号进行处理，实现波长再利用，很好地避免了WDM系统阻塞率，有效地利用了带宽资源，充分发挥光信号处理技术高速率、低功耗的优点，对于解决全光传输网中的波长争用等问题、提高波长重用率和网络配置的灵活性等均有重要作用。因此2μm的全光波长转换技术在未来的全光通信网络中有着不可替代的作用。