基于四波混频效应的全光波长转换器

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1、基于四波混频效应的全光波长转换器-----------------------Page1-----------------------光器件，0PTlCALDEVlCES叶1闰无线lUlU丁牛、l乜信技术娄核心期刊基于四波混频效应的全光波长转换器谭艺枝向望华杜荣建(天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072)摘要全光波长转换(Aowc)是波分复用(wDM)光网络的一项关键技术，可以通过几种非线性效应来实现，其中的四渡混频效应(FwM)由于其对输入信号的变换具有严格透明性而受到人们的广泛关注。鉴于此，详细介绍了基于四波混频效应的各种波长转换方案的原理、性能及优缺点。

2、关键词全光波长转换四波混频波分复用中图分类号TN929．11文献标识码A1引言全光波长转换器(A0wC)能高效、可靠、简便地使信号从·个波长变换到另一个波长，实现了波长的再利用和再分配，提高了波分复J}j(wDM)光忙日络的灵活忭干¨可扩允性，A0wc已成为光通fi网络研究的一项图1HNL—DSF光纤中的四波混频热点，，理想的波长变换器应具有对比特字和信号格式透明、能对高速率信号的波长进行变换、与偏振不柑转换效率的下降。因此，可以提高sBs阈值米抑制sBs关、实现简单等特点。的发生，使耦台的泉浦光功率全部用于}1wM过程中，四波泄频{rwM)是多个光波在介质中相互作用引

3、由于光纤的低非线件币¨窄的转换带宽(约5nnl)，光纤起的三阶非线性效廊，其转换光的强度-般正比于输K度要求大于10km．而光纤中的FwM具有低噪声和入光波的强度之积，它的频率和相位是输入光波的相多波长信号同时转换的优点，一种具有高非线性的色应苗的线性绀合，所以．它的波K变换会保持幅度和散位移光纤(HNL—DsF)引起了人们很大兴趣“’相位信息，足一种严格透明的波长变换。此高非线胜色散位移光纤(HNL—DsF)的非线性光纤和半导体器件都能产生FWM效应，p由分别详系数F20．4w。。km，是传统DsF非线性系数7．6倍，述这两种非线性介质中产生}’WM效应的实现形式、在

4、1550Ⅲn处保持低损耗O．51dB，km应用此光纤，长原理与特点。度为500m时就能产生FWM效应，如同1所不。泵浦波长为零色散波长^=1550nm，光纤长L=500m，输入2光纤中的四波混频泉浦光功率和信I)光功率分别为10mw、lmw时，得2．1单段光纤中的四波混频到了△^超过20nm的转换带宽．转换效率约为一22dB一强泵浦光与一输入信号光·起注入一段光纤，且在此范围相当平坦由丁阴波混频效应会产生新的波长的转换光。信号光利用超短光脉冲在以下几种光纤中传输，依据各与此转换光的转换效率"(输出转换光功率与输入信自文现FWM的性能作一比较口1．这几种光纤为：普通号光功

5、率的比值)依赖于各种没计参数，如泵浦光功单模光纤sMF(色散量n=16ps／n—km，非线性系数1=率、光纤长度L、光}r色散量、泵浦一信号光波长差△^1．3w。km。)、非零色敞位移光纤NzDsF(色散量1)=等。2．4p“彻以rn，叮=1．8w。km。)羽『高非线性光纤HNI．F(色转换效率与泵浦光强的平方成正比，但由于受激散量D=lOps，n—km，叮=10．6w。1h1。)。“i泵浦光波长布里渊散射(sBs)的影响，当泵浦光强超过sBs闽值7=1550nm、入射光脉冲功率为5mw、光纤长度为时，一部分泵浦光能量向斯托克斯能量转移．导致了100km时，在相同的转换

6、波长下．HNLF的FwM转换国家自然科学基金资助项日(6998702)效率是NZnSF的30～40倍，是SM}1的400多倍。收稿日期：03加4—252．2光纤环形镜中的四波混频作者简介：谭艺枝女，1980年生，在读硕十生非线性光环形镜(ⅣOLM)在波长转换、时分、信号豳目羌通信技术2003年第“期万方数据-----------------------Page2-----------------------光器件，0PTICALDEVlCES再生方面都有广泛的应用。日前发展为许多基本形信号光姑与泵浦光脚一起输入耦合器的输入点式，其中【}1两段色散最不对称的光纤通过3dB

7、耦合器A，各自被分成两求光注人c和I】在环形镜叶1传播。每连接而成的形式是非常重要的一种，由于两段光纤不绀反向传播的泵浦光与信号光在非线性介质中产生同的色散性质，打破r两光纤巾反向传播光波的对称FwM转换光¨。产生的转换光在3dB耦合器中以相性，引起激光束从环中透射出来，下面具体介绍·种付差△届，；『2J9{q，)一卢{魄)一p(龇1]L发生干涉，其中此类型的保偏色散位移光纤环形镜(1DFLM)。此外，p(m)是光的传播常数。L足色散部分的长度。当△卢L再介绍近年来用作波长交换、波长转换的光纤参量环设为w的奇倍数时，nnX止全部的转换光从