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。     

饱和吸收体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,全光波长转换器在网络中发挥着重要作用。基于半导体激光器速率方程,提出了新的基于饱和吸收体实现全光波长转换器的理论模型;并针对该理论模型,采用小信号分析方法讨论了波长转换的频率调制响应特性;数值求解了不同偏置电流、码速、输入信号光功率对波长转换性能的影响,对于实现和优化基于饱和吸收体的全光波长转换器有理论指导作用。     

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.     

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.     

基于光纤环形腔激光器的可调谐全光波长转换器的研究

在光纤环形腔激光器中引入周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导，用该激光器产生的连续光作为抽运光和控制光，使其与外加的信号光发生非线性效应实现可调谐波长转换.介绍了基于准相位匹配的PPLN光波导中的和频与差频级联型全光波长转换器的基本原理.对抽运光、信号光、控制光以及转换光的光功率随着PPLN光波导的变化进行了模拟.还对转换效率随着转换光波长的变化进行了数值计算.实验验证了该波长转换器的可调谐性. 关键词： 周期极化反转铌酸锂 和频与差频 可调谐全光波长转换 光纤环形腔激光器     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔     

激光器型全光波长转换器的小信号分析

当外部光子注入到激光器有源腔中时 ,载流子把被注入光子消耗的一部分放大 ,进而激光器自身的输出功率将降低。基于此 ,可以实现全光波长转换。理论上基于载流子消耗机制 ,对激光器型波长转换器进行了小信号分析 ,给出了频率响应函数。理论分析表明 ,激光器型全光波长转换器的转换速度取决于激光器光子寿命以及激光器腔内的光子密度。     

基于光注入Fabry-Perot半导体激光器实现同步全光分路时钟提取与波长转换

提出了一种利用Fabry-Perot（FP）半导体激光器同步提取波长转换的分路光时钟的新方法,并对该方法进行了数值模拟和实验验证.光注入半导体激光器会产生非线性单周期振荡特性,利用交叉增益调制效应及对单周期振荡的微波锁频效应,可从光时分复用信号中提取出波长转换的分路光时钟.采用一个FP半导体激光器作为全光分路时钟提取及波长转换器,数值模拟实现了从波长为1555 nm、速率为2×20 Gb/s的光时分复用信号中提取出波长转换为1550 nm、重复频率为20 GHz的分路光时钟,实验完成了从波长为155024 nm、重复频率为1236 GHz光脉冲信号中提取出相位噪声为-105 dBc/Hz的波长为154591 nm、重复频率618 GHz的分频光时钟.此外还详细研究了注入光功率、波长失谐、FP激光器偏置电流及纵模选择对光时钟提取的影响,实验结果和数值模拟结果符合.该方法在光时分复用混合波分复用通信系统中实现全光解复用及波长路由有着重要的应用价值. 关键词： 波长转换 时钟提取 光注入 非线性动力学     

基于环行腔激光器四波混频型可调谐波长转换的理论研究

建立了完整的基于半导体环行腔激光器四波混频型可调谐波长转换器的宽带理论模型.模型中考虑了半导体光放大器的材料增益谱、载流子的空间分布、光场的纵向空间分布和宽带放大自发发射等关键因素，并通过数值模拟，从理论上研究了这种波长转换器的各种性能与输入信号光功率、注入电流、输出耦合器的耦合比和环行腔激光器激射光波长的关系.理论上所得结论与文献中实验结果符合得很好. 关键词： 半导体环行腔激光器 四波混频 波长转换 放大自发发射     

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.     

A Novel Method for Wavelength Conversion with Dual-pump Four-wave Mixing in a Semiconductor Optical Amplifier

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＩｎｔｈｅＷＤＭｎｅｔｗｏｒｋ ,ｔｈｅｄｅｓｉｒａｂｌｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆａｎａｌｌ ｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｎｃｌｕｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ,ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｅｔｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔａｎｄｂｉｔ ｒａｔｅ ,ｆｕｌｌｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ ,ａｃｃｅｐｔａｂｌｅｏｕｔｐｕｔＳＮＲｏｖｅｒｔｈｅｅｎｔｉｒｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ[1] .Ｗａｖｅ…     

A Novel Method for Wavelength Conversion with Dual-pump Four-wave Mixing in a Semiconductor Optical Amplifier

Using a semiconductor-fiber ring laser, a novel method for the all optical wavelength conversion based on dual-pump four-wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) is demonstrated. For the input signal with different wavelengths, only one external pump is needed. This scheme can simplify the dual-pump FWM in SOA and has nearly constant conversion efficiency and signal-to-noise ratio (SNR) over 50nm range of wavelength shifts.     

基于半导体光放大器和整形滤波器的40 Gb/s的归零正码波长变换研究

理论上分析了通过整形滤波器方法实现正码波长变换的原理,并讨论了滤波器带宽及偏移方向对正码脉冲效果的影响,解释了目前实验报道中多采用蓝移滤波方案的技术根由。在实验上利用半导体光放大器(SOA)和通带滤波器完成了40Gb/s的归零码波长变换实验,验证了理论分析的结构,证明了整形滤波器加半导体光放大器的方案可以实现正码的波长变换。这对于简化网络的设计,提高信号传输质量都有重要的意义。     

High-Speed Optical Packet Switch with an Optical Digital-to-Analog Conversion-Type Header Processor

We describe a novel type of an optical packet switch with an optical header processor based on optical signal processing and wavelength routing architecture. It consists of an optical digital-to-analog conversion-type header processor, wavelength selection portion with an electrically tunable laser, a wavelength converter based on a semiconductor optical amplifier (SOA), and wavelength routing by use of an arrayed waveguide grating (AWG), which is called a wavelength label switch (WLS). Wavelength switching of an electrically tunable laser, and wavelength conversion were successfully achieved within a few nanoseconds after recognition of an optical header using a two-bit optical header processor and a FPGA-based wavelength table. High-speed transfer performance of less than a few tens of nanoseconds and BER of less than 10^-10 were verified in the wavelength routing operation among three assigned wavelengths.     

On the polarisation sensitivity and performance optimisation of a dual pump four wave mixing based wavelength converter

This paper presents a detailed investigation of the performance of a wavelength conversion scheme. The converter is based on four wave mixing in semiconductor optical amplifiers using two parallel polarised pumps. Measurements of the conversion efficiency and the signal to background noise ratio of the two replicas of the signal, for the cases of the signal polarisation being either parallel or orthogonal relative to the pump waves have been carried out. These measurements will reveal the polarisation sensitivity of this scheme which appears to be less than 1 dB when the wavelength spacing between the signal and its closest spaced pump is larger than 12 nm. The experimental results are supported in a satisfactory way by theoretical considerations. A simple theoretical expression describing the polarisation sensitivity have been derived and the theoretical results are in good agreement with those experimentally obtained. A performance comparison of the conversion scheme using semiconductor optical amplifiers with different lengths but the same structure is also performed. Through the following study the optimum operational conditions for this wavelength conversion scheme will be determined.     

利用NOLM实现连续光到归零码脉冲和波长的同时变换

利用非线性光学环路镜成功地实现了连续光到超短光脉冲和波长的同时变换.最大波长变换间距大于35nm.实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器(GSDFB-LD)产生的超短光脉冲作为控制光,采用波长可调半导体激光器作为信号光.在变换过程中在1.55μm附近首次观测到了波长的反相变换.当信号光和控制光脉冲走离大于40.7ps时,变换信号脉冲发生畸变,变换脉冲展宽.     

基于半导体光放大器瞬态交叉相位调制效应的高速反相和同相波长转换的研究

采用半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制效应是实现高速全光信号处理的有效途径.利用SOA和带宽为0.4 nm的窄带滤波器同时实现了重复频率为10 GHz、脉冲宽度为10 ps的同相和反相全光波长转换.当滤波器的中心波长相对于探测光载波波长蓝移0.25 nm或者红移0.05 nm时，得到反相波长转换；当滤波器的中心波长相对于探测光波长蓝移0.29 nm或者红移0.25 nm时，得到同相的波长转换.同时用数值模拟了从同相到反相波长转换的极性演化过程，理论分析和实验结果基本相符. 关键词： 半导体光放大器 波长转换 瞬态交叉相位调制     

Wavelength Switching of a Fabry-Perot Semiconductor Laser by Optical Input Pulses

Wavelength switchings of a Fabry-Perot semiconductor laser are experimentally demonstrated by applying externally optical input pulses detuned from a cavity-resonant wavelength of the semiconductor laser with a constant injection current. The wavelength region of optical switching ranges from less than 0.1 nm to several nm over gain spectrum, being locked to the wavelength of optical inputs. These behaviors are based on multistability and multi-split branches in the optical output versus detuned optical input characteristics, caused by the carrier-induced refractive index change accompanied by optical injections. The experimental results are believed to be useful for wavelength division multiplexing and exchange in optical communication.     

利用非线性光学环路镜实现多个波长的同时变换

利用非线性光不路镜（ＮＯＬＭ）成功地实现了多个波长的同时变换,最大波长变换间距大于２５ｎｍ。实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器（ＧＳ ＤＦＢ－ＬＤ）产生的超短光脉冲作为控制光,频谱分割法得到多波长激光作为信号光。改变控制光的输入功率或非线性光学环路镜中的偏振控制器的偏振方向能够改变不同变换波长信号的性能。