量子点半导体光放大器的波长转换效率

为提高全光波长转换器的波长转换效率,在量子点半导体光放大器(QD-SOA)波长转换特性研究的基础上,分别对基于交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应的全光波长转换器的转换效率进行了仿真分析。利用三能级QD-SOA模型并基于XGM型全光波长转换器,计算了输入脉冲宽度、有源区长度、损耗系数、最大增益模式和电子跃迁时间的变化对转换效率的影响。结果表明,减小输入脉冲宽度、损耗系数、电子跃迁时间和增加有源区长度、最大增益模式均可以提高全光波长转换器的转换效率。该研究对全光逻辑异或门的设计及QD-SOA的应用有一定的指导意义。     

基于单端耦合SOA的波长转换器啁啾特性分析

提出了一种基于单端半导体光放大器（SOA）的交叉增益调制型（XGM）全光波长转换器结构, 并针对这种结构建立了动态理论模型, 以这个模型为基础分析了泵浦光功率、探测光功率、输出消光比、输入消光比对转换后信号啁啾的影响. 结果表明利用这种结构的波长转换器实现波长转换, 在提高输出消光比的同时也降低了转换光的啁啾, 较传统的波长转换器是一种改进.     

基于光纤中受激喇曼散射效应的全光多波长转换耦合器EI北大核心CSCD

基于光纤中受激喇曼散射效应,运用级联同种光纤设计出全光多波长转换耦合器,使转换输出的各路信号光功率相等.建立了全光多波长转换设计方案的理论模型,给出了设计原理框图以及实现方法,并以1路泵浦信号光、4路连续探测光为例,通过OptiSystem软件进行了仿真,仿真结果表明:所设计的全光多波长转换耦合器能同时对4路探测光实现波长转换,转换输出的信号光码型和输入泵浦信号光码型基本一致;转换效率和消光比随着探测光波长的增大而增大,最大值分别为-34dB和36.68dB;Q因子随着探测光波长的增大而减少,最大值为128.29;在级联光纤之后,4路输出信号光峰值功率和消光比基本相等,Q因子整体数值相对于全光多波长转换后有所下降,最大值为89.5455,验证了该方案的可行性.     

基于SFRL的FWM型可调谐波长转换器啁啾特性分析

基于半导体光纤环形腔激光器的四波混频型可调谐全光波长转换器的宽带理论模型,从理论上研究了输入信号光功率、注入电流、两个耦合器的耦合比、激射光波长和半导体光放大器有源区长度对转换光频率啁啾的影响.结果表明:转换光的频率啁啾随着输入信号光峰值功率、注入电流以及SOA有源区长度的增大而增大,随两个耦合器耦合比的增大而减小.     

基于光子晶体的量子点半导体光放大器波长转换特性

量子点半导体光放大器(QD-SOA)具有皮秒级的增益恢复时间和超快的载流子浓度恢复等特点,光子晶体(PC)与QD-SOA结合后具有强非线性效应、低吸收损耗、高功率传输和低功耗等优点。研究了光子晶体-量子点半导体光放大器(PC-QDSOA)的波长转换特性,详细分析了最大模式增益、泵浦光功率、探测光功率、有源区长度对PC-QDSOA波长转换Q因子的影响及注入电流、泵浦光功率、探测光功率、有源区长度与PC-QDSOA波长转换消光比的关系,并将PC-QDSOA仿真结果与QD-SOA的仿真结果进行比较。结果显示PC-QDSOA的Q因子和消光比的数值总是大于QD-SOA,说明PC-QDSOA比QD-SOA的输出信号质量更好,信号传输效率更高,转换性能更优越。研究结果对PC-QDSOA的应用具有一定的指导意义。     

基于LOA-XGM波长转换器消光比特性的数值分析

建立了基于一种新型光放大器（线性光放大器）的交叉增益调制波长转换理论模型.对交叉增益调制波长转换器同向工作方式下的输出消光比进行了分析,讨论了抽运光和探测光的波长和功率等参量对转换后信号消光比特性的影响.结果表明:随着抽运光波长的增加,波长转换器的输出消光比逐渐增大,但对于探测光波长的增加,消光比反而减小；增加抽运光功率和减小探测光功率都可以获得较大的消光比；波长向下转换时的消光比明显优于向上转换时的消光比.     

基于光纤中交叉相位调制的波长转换器研究

波长转换器在未来的全光网络中将起到重要的作用.通过大量的数值仿真,研究了利用色散位移光纤中的自相位调制效应的波长转换器,首次对各参量,包括输入光信号脉冲的峰值功率,连续波的功率,两束光信号的频率间隔,光纤的色散,光纤的长度以及输入信号的比特率对此波长转换器的性能影响进行了数值研究.结果表明,光纤的色散和输入光信号脉冲的功率在这种波长转换器中起重要作用,而且这种波长转换器可以对高达200Gb/s的信号进行转换.     

有源非线性光纤中光脉冲的再生特性研究

提出了一种利用有源非线性光纤同时实现信号放大和整形的方案.根据有源非线性光纤中导波光脉冲的四波混频耦合模方程,采用对称分步傅里叶算法计算了光纤中增益分布对系统输入输出功率转移函数的影响,并给出了一种基于功率转移函数的全光2R再生性能评价方法(可用功率转移函数曲线上的三个特征点来表征).分析了增益泵浦方式、增益大小以及光纤长度对数据泵浦四波混频2R再生性能(包括输入消光比、输出消光比、消光比提升以及饱和增益等)的影响.研究表明,在同向增益泵浦情形下,提高泵浦功率可以有效提高全光2R再生器的饱和增益特性,并且使空号/传号的输入阈值功率减小;增加光纤长度同样可以有效提高再生器的饱和增益,但它会增加空号/传号的输入阈值功率.上述结论可为基于有源非线性光纤的全光2R再生器研制提供理论指导.     

基于光子晶体光纤中FWM的4×10 Gbit/s全光波长转换

 多波长转换对于增强波分复用光网络的灵活性具有重要意义。基于光子晶体光纤中的多四波混频原理,实现了4×10 Gbit/s全光波长转换,深入调查了泵浦功率、光纤长度、信号光与泵浦光偏振失配对波长转换信号质量的影响。结果表明：当泵浦光功率从6 dBm到20 dBm增长的过程中,转换信号Q因子随泵浦光功率增大而增大,最大为82.01,光纤长度从50 m到120 m变化过程中,转换信号Q因子最大为57.41,而随着信号光与泵浦光偏振失配角的增大,转换信号Q因子逐渐降低,当失配角大于60°后,转换信号质量急剧下降。     

半导体激光器实现波长转换的理论模型分析

作为自动交换光网络中的核心器件，全光波长转换器的研究是目前的热点。提出了基于半导体激光器实现波长转换的理论模型，采用小信号分析方法，利用速率方程求解了波长转换的频率调制响应特性。并初步研究了不同半导体激光器工作电流、码速、输入信号光功率、增益吸收系数条件对波长转换性能的影响。这对于优化基于半导体激光器的全光波长转换器有一定的参考价值。     

Study on the dynamic range of input power for wavelength converter based on cross-phase modulation in SOAs

In this paper, the dynamic range of input power for wavelength converter based on cross-phase modulation (XPM) in semiconductor optical amplifier (SOA) is studied. The dynamic range of input power is associated with the linewidth enhancement factor , which is influenced by optical wavelength and power. Shorter wavelength and larger power can induce smaller and lead to a larger dynamic range, while the gain modulation is more severe. Through dynamically controlling the current of the phase arm of the XPM wavelength converter by the detection of the input signal power level, the dynamic range of input power can be increased from 2 to 17 dB.     

基于光纤光栅外腔激光器的全光波长转换器的阈值转换特性

使用半导体激活介质的增益饱和效应,描述了激光器型全光波长转换器波长转换机制及其阈值转换特性.实验研究了基于光纤光栅外腔半导体激光器的全光波长转换器的阈值转换特性,结果表明以此器件作为波长转换器可以将信号的消光比由5dB提高到30dB,并可将信号的强度起伏抑制到0dB,可实现部分信号数字再生功能.     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

All-optical NRZ-to-RZ format conversion with dual channel wavelength multicasting functions exploiting cross-phase modulation in a dispersion-flattened nonlinear photonic crystal fiber

All-optical single-to-dual channel format conversion from NRZ to RZ at 10 Gbit/s using cross phase modulation (XPM) in dispersion flattened highly nonlinear photonic crystal fiber (DF-HNL-PCF) is demonstrated. Format conversion with dual channels signal multicasting function is achieved by filtering simultaneously the blue- and red-chirped components of broadened optical spectrum induced by XPM between NRZ signal and clock light. Moreover, the wavelength tunability and dynamics characteristics of proposed format converter are also exploited experimentally by using NRZ signal light with different central wavelength and varying input power. Our results show that a wide wavelength operation range of 21.2 nm, extinction ratio (ER) and Q factor of over 10.9 dB and 6.1 are obtained. Furthermore, the influence of central wavelength offset of optical bandpass filter on converted RZ signal quality is investigated. The proposed scheme is simple, robust, and transparent to bit rate, which makes it very potential for application in future photonic networks.     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

A novel 40-Gb/s all-optical inverted wavelength converter based on a modified terahertz optical asymmetric demultiplexer

A novel scheme for all-optical inverted wavelength conversion with 40-Gb/s pseudorandom bit sequences (PRBSs) based on a modified terahertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD) is proposed. The performance of the proposed wavelength converter is analyzed in term of extinction ratio (ER) through numerical simulations. For a typical ER of 10 dB, some key characteristic parameters of the semiconductor optical amplifier (SOA) are designed. With the properly designed parameters, a high quality eye diagram is achievable, indicating that the amplitude fluctuation of the output signal is effectively reduced.     

Wavelength Converter Using Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer Based on XPM at 40 Gb/s for Future Transport Networks

Abstract

We have simulated, for the first time, wavelength converter for future broadcast networks at 40 Gb/s using low-cost semiconductor optical amplifiers. The performance analysis is carried out for an all-optical frequency converter based on cross-phase modulation in two semiconductor optical amplifiers arranged in a Mach-Zehnder interferometer configuration to evaluate the efficiency of conversion. The results, evaluated analytically for input, return to zero signal at a bit rate of 40 Gb/s show that conversion is possible over a wavelength separation of 1 nm between the pump and the input wavelength. Increasing the driving current can decrease the cross-phase modulation effect. The cross gain modulation scheme shows extinction ratio degradation for conversion to longer wavelengths.     

基于半导体激光器的全光波长转换的理论研究

全光波长转换是全光网络的关键技术之一。利用多模半导体激光器的速率方程,建立了基于半导体激光器的全光波长转换器的理论模型,该模型不仅考虑了注入信号光对激光腔内载流子的消耗,而且考虑了激光腔对注入信号光的放大作用。利用该模型分析了半导体激光器工作电流、注入信号光功率以及码率各参数对波长转换特性的影响。结果对于确定基于半导体激光器的全光波长转换器件的最佳工作条件有一定的参考价值。     

All-Optical Wavelength Conversion Based on Four-Wave Mixing in Dispersion-Engineered Silicon Nanowaveguides

We demonstrate experimentally all-optical wavelength conversion based on four-wave mixing in dispersion-engineered silicon nanowaveguides with a picosecond pulse pump. We find that the conversion efficiency is significantly limited by nonlinear losses induced by the two-photon absorption and freecarrier absorption. Using a picosecond pulse pump centered at 1,550 nm, we show that the input continuous-wave signals can efficiently be converted into a broadband idler pulse in silicon waveguides with various dimensions. Conversion efficiencies versus signal wavelengths are different for silicon waveguides with different dimensions due to the variation in the phase mismatch; we obtain a conversion efficiency of – 32 dB in silicon nanowaveguides with a length of 5.8 mm. Such on-chip optical wavelength converters can find important potential applications in highly-integrated optical circuits for all-optical ultrafast signal processing.