基于光子晶体光纤四波混频效应的波长转换研究

研究了光子晶体光纤中的四波混频效应及其波长转换.采用长度为25 m的高非线性色散平坦光子晶体光纤,当泵浦功率为19.8 dBm时,得到100 nm的转换带宽和－20 dB的最大转换效率.实验结果表明,当信号功率低于四波混频阈值时,两路不同波长的信号同时输入产生的四波混频效应互不影响.     

基于光子晶体光纤中四波混频效应的单到双非归零到归零码型转换

归零(RZ)码与非归零(NRZ)码是波分复用和时分复用系统中广泛采用的两种码型, 全光NRZ到RZ码型转换能完成从波分复用到时分复用的网络接口功能, 是未来透明光子网络中一项重要的全光信号处理技术. 提出并实验证实了一种基于色散平坦高非线性光子晶体光纤中四波混频效应的单到双NRZ到RZ码型转换方法, 将一束信号光与同步时钟脉冲同时输入色散平坦高非线性光子晶体光纤中, 通过四波混频过程, 产生两个携带该数据信息的闲频光, 从而实现了单到双的NRZ到RZ码型转换功能, 码型转换器工作波长在193 nm范围可调谐, 最大转换效率为-21 dB, 最优消光比和品质因子分别为11.9 dB和7.2. 该方法的特点在于基于光纤中的四波混频效应工作, 因而具有对调制格式和比特率透明的优点, 同时, 光子晶体光纤特有的高非线与色散平坦性, 既避免了使用传统光纤需要较长的长度, 又避免了波长设置不灵活的弊端, 并具备可进一步增加带宽的能力, 且在码型转换的同时, 实现了波长转换, 完成了双通道波长组播功能. 整个系统为全光纤设计, 结构简单, 性能可靠, 并易于与现有的光纤通信系统相容, 对促进超高速大容量光子网络的发展具有重要意义. 关键词： 码型转换 四波混频 光子晶体光纤     

色散位移光纤中零色散波长纵向分布对四波混频转换效应的影响

研究了色散位移光纤零色散区域附近的四波混频特性，讨论了当零色散波长彼同的多段光纤连接起来后对四波混频效率的影响。理论计算结果表明，在信号光和抽运光波长间隔较小的区域，各光纤对四波混频过程都有贡献，且互相调制，并出现增益现象，有着很复杂的效率图。     

基于光子晶体光纤中双抽运四波混频效应的非归零到归零码型转换实验研究

提出并实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中双抽运四波混频效应实现非归零 (NRZ)到归零(RZ)码型转换的新方案, 将一束NRZ信号光与两束同步时钟脉冲光同时注入光子晶体光纤, 通过双抽运四波混频效应产生两个闲频光, 经过光学滤波后即可完成单到双全光NRZ-RZ码型转换. 与基于常规单抽运四波混频效应的码型转换方式相比, 本设计方案由于采用了双抽运四波混频效应, 因此具有双路组播信号波长可彼此独立选取的优点. 分析了码型转换器的波长调谐性及对输入光功率波动的容忍性, 得到转换信号的最优消光比和Q 因子分别为15 dB和5.4. 研究结果表明, 本方案既具有对比特率和调制格式透明的优点, 又避免了使用单抽运四波混频效应进行码型转换时两路组播信号波长相互制约的弊端, 且实现了全光波长转换和波长组播功能. 关键词： 码型转换 四波混频 双抽运 光子晶体光纤     

基于光子晶体光纤的全光波长变换研究

选用具有高非线性系数和非常灵活色散特性的光子晶体光纤(PCF)作为波长变换的媒质,对基于光子晶体光纤四波混频效应的波长变换进行了理论分析,设计实验系统,并进行了实验.实现了中心波长在1 550 nm附近、基于PCF四波混频效应的全光波长变换,最大转换效率－22 dB,转换带宽28 nm.     

色散位移光纤中零色散波长纵向分布对四波混频转换效率的影响

研究了色散位移光纤零色散区域附近的四波混频特性 ,讨论了当零色散波长彼此不同的多段光纤连接起来后对四波混频效率的影响。理论计算结果表明 ,在信号光和抽运光波长间隔较小的区域 ,各光纤对四波混频过程都有贡献 ,且互相调制 ,并出现增益现象 ,有着很复杂的效率图。     

光子晶体光纤四波混频光谱中相位匹配特性的研究

与传统光纤不同,光子晶体光纤可以具有多个零色散波长,在四波混频光谱中,具有更丰富的相位匹配特性。目前很多文献报道了光子晶体光纤非线性光学特性的实验结果,但对其产生机理及光谱的变化规律缺乏详细的理论分析。为此对光纤中四波混频原理进行了分析,给出了高增益的相位匹配条件。利用多极法计算了光子晶体光纤的非线性系数及色散特性。对具有多个零色散波长光子晶体光纤的相位失配特性进行了分析,得到了相位匹配波长随泵浦波长及泵浦功率的变化规律。给出了相位匹配曲线,分析了不同色散曲线的相位匹配波长特点,两个零色散波长光子晶体光纤,在四波混频光谱中将激发出四个新的波长。实验得到了两个零色散波长光子晶体光纤的四波混频光谱,与理论分析一致,验证了相位匹配理论的可靠性。多个零色散波长光纤,能产生丰富的相位匹配曲线,会出现更多的四波混频波长,可以有效的控制光孤子及超短脉冲的四波混频及共振散射产生的光谱特性。为光子晶体光纤中基于四波混频的波长变换及超连续谱的研究提供了理论指导。     

利用自发四波混频测量光子晶体光纤色散

使用脉宽为1.6ps的脉冲光抽运0.6m长的光子晶体光纤,测量由光纤中自发四波混频过程所产生光子对的频谱,并利用所获得的相位匹配数据确定了待测光纤的色散。当抽运光的中心波长以1nm的步长,在1037～1047nm的范围内变化时,通过可调谐滤波器和单光子探测器测量光子晶体光纤产生的信号和闲频光子对的频谱,从而获得11组四波混频相位匹配数据。然后使用阶跃有效折射率模型对所获得的相位匹配数据进行拟合,得出待测光子晶体光纤的纤芯半径和包层空气比的有效值分别为0.949μm和29.52%,并在此基础上计算了光纤的色散及全频谱范围内的四波混频相位匹配曲线。实验结果显示,曲线预测值与实测值之间误差小于0.1%。     

在远离光子晶体光纤零色散波长的正常色散区入射飞秒脉冲产生四波混频及孤子效应的实验研究

在远离光子晶体光纤零色散波长的正常色散区入射飞秒脉冲,实验产生了一对由四波混频引起的信号波带和闲频波带,及一对由脉冲内拉曼散射和非孤子辐射引起的孤子和色散波带,并观察到功率饱和现象.利用有限元法理论模拟了光纤的色散和非线性特性,用四波混频的相位匹配条件模拟了光纤在满足相位匹配条件下所产生的信号波带和闲频波带出现的可能位置,并与实验结果符合得很好.结果表明:即使在光子晶体光纤的正常色散区抽运激光脉冲亦可以产生四波混频和孤子效应;研究发现四波混频的产生是由四阶色散参量引起的;并进一步从理论上解释了孤子及色散波的产生原因.     

基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器的优化设计

分析了光纤零色散波长、光纤长度、信号光频率及泵浦功率对基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器调谐带宽和转换效率的影响.结果表明对应不同的零色散波长都存在唯一的最优信号光频使得调谐带宽达到最大,进而推导了最优信号光频和最大调谐带宽的解析表达式,给出了提高此类器件调谐带宽和泵浦效率,减少调谐中输出信号功率起伏的优化设计方法.与以往实验结果相比优化后同等泵浦功率下调谐带宽可增加10 nm,若保证同样的调谐带宽则可将泵浦功率降低4.6 dB.     

A Novel All-optical Wavelength Converter Based on Self-pump Four-wave Mixing

A novel scheme of all-optical wavelength converter(AOWC) based on dual pump four-wave mixing(DP-FWM) was demonstrated. To suppress the ASE noise of the semiconductor optical amplifier (SOA), one of the two pumps was generated interiorly from a loop laser constructed mainly by tunable optical filter and SOA. The theoretical model and some experimental results were presented.     

A Novel All-optical Wavelength ConverterBased on Self-pump Four-wave Mixing

A novel scheme of all-optical wavelength converter(AOWC) based on dual pump four-wave mixing(DP-FWM) was demonstrated. To suppress the ASE noise of the semiconductor optical amplifier (SOA), one of the two pumps was generated interiorly from a loop laser constructed mainly by tunable optical filter and SOA. The theoretical model and some experimental results were presented.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

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垂直双泵浦对偏振复用正交相移键控信号波长变换的性能研究

针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.