CN1588220A - 基于激光器四波混频效应的全光波长转换器 - Google Patents

基于激光器四波混频效应的全光波长转换器 Download PDF

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马军山
张嵬
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于激光器四波混频效应的全光波长转换器，由激光器、环行器和滤波器构成，激光器是光纤光栅外腔半导体激光器，角频率为ωs的信号光经环行器注入光纤光栅外腔半导体激光器中与光角频率为ωp的泵浦光在光纤光栅外腔半导体激光器有源介质中产生四波混频效应，产生波角频率为2ωp－ωs的共轭光，形成转换输出信号，转换输出信号经环行器耦合输入到滤波器中，实现波长转换。同以SOA为基础的波长转换器件相比，由于激光器直接提供转换波长，因此该波长转换器无需另外的泵浦光源，结构简单，成本低；采用了光纤光栅，因此具有转换波长稳定性高、转换波长可调的优点。

Description

基于激光器四波混频效应的全光波长转换器
                     技术领域
本发明涉及一种光纤通信光电器件，尤其是一种四波混频效应的全光波长转换器。
                     背景技术
波分复用技术是高速宽带大容量光纤通信的首选技术。在波分复用通信系统的光交叉连接节点中，当不同光纤中两个相同波长信号进入同一光纤中时，就产生了波长阻塞问题。由于系统各种因素的限制，每根光纤可复用的波长数目是有限的，因此在光交叉节点处必然会出现这种情况。解决这一问题的有效方法就是采用波长转换技术，将其中一个信号波长转换到其他波长，从而避免OXC中的波长阻塞。波长转换器件的另一重要用途是实现不同光网络间的波长匹配，可以把不同厂商、不同时代生产的不同波长系列产品统一到同一波长标准上，实现网络间的通信。此外，通过波长转换，可以增强网络重构、网络管理的灵活性、可靠性，配合波分开关可以实现波长路由及波分多址接入。
目前实现波长转换主要有两大类方法：
1)光/电-电/光法，这种方法技术上比较成熟，工作稳定，已经在光纤通信系统中用于波长转发器，有成熟的商业产品，通常具有3R功能。缺点是装置结构复杂，成本随速率和元件数增加，功耗高，这使它在多波长通道系统中的应用受到了限制，而且不具备传输码型和速率的透明性，当系统需要升级时，必须更换设备。
2)全光波长转换法，就是利用某些介质的非线性效应将输入的光信号直接转移到新的波长上，有利于系统的升级、扩容。目前全光波长转换器件主要利用半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制效应、交叉相位调制、四波混频，半导体激光器中的增益饱和效应，半导体材料、铌酸锂晶体、光纤等光学非线性材料中的差频产生、四波混频效应实现的。
基于SOA中的交叉增益调制效应的全光波长转换器件转换速率高，结构简单，但转换信号消光比劣化严重；基于SOA中的交叉相位调制效应的全光波长转换器件转换速率高，转换信号性能好，但需要两个SOA构成干涉仪结构，器件复杂，不易调节；半导体激光器中的增益饱和效应的全光波长转换器件转换速率比较低，转换信号波长固定为激光器输出波长。
混频效应(差频产生、四波混频)是一种光学非线性效应，当在非线性介质中有一个以上光波存在时，将可能出现混频现象。混频效应的结果是产生其它频率的光波，其强度比例于相互作用光波强度的乘积。产生共轭波的相位和频率是这些相互作用波的线性组合。因此，混频过程将保留相位和幅度信息，能够提供透明波长转换和多波长同时进行转换。基于四波混频效应的全光波长转换器件，需要另外提供波长稳定、窄线宽的泵浦光，使得器件结构复杂，成本高。
                    发明内容
本发明是要解决现有基于四波混频效应的全光波长转换器件，需要另外提供波长稳定、窄线宽的泵浦光，使得器件结构复杂，成本高的问题，提供一种基于光纤光栅外腔半导体激光器中四波混频效应的全光波长转换器件，它无需另外的泵浦光源、结构简单、成本低，具有转换波长稳定性高、转换波长可调的突出优点。
本发明的技术方案是：
一种基于激光器四波混频效应的全光波长转换器，由激光器、环行器和滤波器构成，其特征在于，所述激光器是光纤光栅外腔半导体激光器，角频率为ωs的信号光经环行器注入光纤光栅外腔半导体激光器中与光角频率为ωp的泵浦光在光纤光栅外腔半导体激光器有源介质中产生四波混频效应，产生波角频率为2ωp-ωs的共轭光，形成转换输出信号，转换输出信号经环行器耦合输入到滤波器中，实现波长转换。
在所述的环行器的信号光输入端还置有偶合器，频率为ωs的信号光，与频率为ωp的连续泵浦光通过耦合器产生频率为2ωp-ωs的共轭波进入环行器的A端口输入，经B端口注入到光纤光栅外腔半导体激光器中。选择光纤光栅外腔半导体激光器的激振频率为2ωp-ωs，通过共轭波使光纤光栅外腔半导体激光器激振，作为转换信号光，实现具有高消光比的波长转换。
通过改变光纤光栅的布喇格波长，可对光纤光栅外腔半导体激光器进行调谐，即改变激发波长，再配合可调谐光滤波器，可实现具有转换间隔可变的全光波长转换。
本发明由于是一种基于光纤光栅外腔半导体激光器中四波混频效应的全光波长转换器件，注入的信号光与光纤光栅外腔半导体激光器内的激光产生四波混频效应，产生共轭光，作为转换输出信号。同以SOA为基础的波长转换器件相比，由于激光器直接提供转换波长，因此该波长转换器无需另外的泵浦光源，结构简单，成本低。由于采用了光纤光栅，因此具有转换波长稳定性高、转换波长可调的突出优点。
                       附图说明
图1是光纤光栅外腔半导体激光器作为泵浦光源的全光波长转换器件的示意图；
图2是光纤光栅外腔半导体激光器作为转换输出光源的全光波长转换器件的示意图。
                      具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一：光纤光栅外腔半导体激光器作为泵浦光源的全光波长转换器件(图1)
信号光从环行器1的A端口输入，经B端口注入到光纤光栅外腔半导体激光器中。信号光(频率为ωs)在激光器有源介质中，与作为泵浦光的激光(频率为ωp)产生四波混合效应，产生共轭波(频率为2ωp-ωs)，作为转换输出信号。
转换输出信号进入到环行器1的B端口，然后由C端口耦合出来。使用光纤环行器进行信号与半导体激光器芯片之间的耦合，可以提高耦合效率，并减小转换信号光及光源反馈光对信号光源的影响，提高转换信号输出功率。
由环行器1的C端口耦合出的转换输出信号，输入到滤波器3，提取转换信号。滤波器3可选可调谐滤波器，配合可调谐光纤光栅外腔半导体激光器2，
实施例二：光纤光栅外腔半导体激光器作为转换输出光源的全光波长转换器件(图2)
信号光(频率为ωs)与连续泵浦光(频率为ωp)通过耦合器4进入环行器1的A端口输入，经B端口注入到光纤光栅外腔半导体激光器2中。调节激光器2的工作电流，在只有连续泵浦光注入的条件下，使激光器2处于临界激振状态(尚未激振)。在有“1”信号注入时，信号光与泵浦光将产生共轭波(频率为2ωp-ωs)，选择光纤光栅外腔半导体激光器2的激振频率为2ωp-ωs，则共轭波将相当一个“注入种子”，使激光器2激振，作为转换信号光。因为共轭波与激光器频率是一致的，这就避免了共轭波由于增益饱和而对激光器振荡产生抑制作用，提高转换效率。而且，可以实现具有高消光比的波长转换。
转换输出信号进入到环行器1的B端口，然后由C端口耦合出来。使用光纤环行器进行信号与半导体激光器芯片之间的耦合，可以提高耦合效率，并减小转换信号光及光源反馈光对信号光源的影响，提高转换信号输出功率。
由环行器1的C端口耦合出的转换输出信号，输入到滤波器3，提取转换信号。

Claims (3)

1.一种基于激光器四波混频效应的全光波长转换器，由激光器(2)、环行器(1)和滤波器(3)构成，其特征在于，所述激光器(2)是光纤光栅外腔半导体激光器，角频率为ωs的信号光经环行器(1)注入光纤光栅外腔半导体激光器(2)中与光角频率为ωp的泵浦光在光纤光栅外腔半导体激光器有源介质中产生四波混频效应，产生波角频率为2ωp-ωs的共轭光，形成转换输出信号，转换输出信号经环行器(1)耦合输入到滤波器(3)中，实现波长转换。
2.根据权利要1所述的一种基于激光器四波混频效应的全光波长转换器，其特征在于，在所述的环行器(1)的信号光输入端还置有耦合器(4)，频率为ωs的信号光，与频率为ωp的连续泵浦光通过耦合器(4)产生频率为2ωp-ωs的共轭波进入环行器(1)的A端口输入，经B端口注入到光纤光栅外腔半导体激光器(2)中。选择光纤光栅外腔半导体激光器(2)的激振频率为2ωp-ωs，通过共轭波使激光器(2)激振，作为转换信号光，实现具有高消光比的波长转换。
3.根据权利要求1所述的基于激光器四波混频效应的全光波长转换器，其特征在于，通过改变光纤光栅的布喇格波长，可对光纤光栅外腔半导体激光器(2)进行调谐，即改变激发波长，再配合可调谐光滤波器(3)，可实现具有转换间隔可变的全光波长转换。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100367104C (zh) * 2005-08-10 2008-02-06 华中科技大学 一种半导体全光波长转换器
CN101303507B (zh) * 2006-12-01 2011-04-20 华中科技大学 一种基于铌酸锂光波导环形腔的全光波长转换装置
CN102841480A (zh) * 2011-06-21 2012-12-26 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于光子晶体光纤四波混频效应的全光波长转换器
CN103166095A (zh) * 2013-02-26 2013-06-19 广东汉唐量子光电科技有限公司 一种可见波段的全光纤脉冲激光系统
CN103368678A (zh) * 2013-07-25 2013-10-23 上海交通大学 一种可集成的高速全光加速开关
US9078052B2 (en) 2012-05-14 2015-07-07 USW Commercial Services Ltd. Method and device for converting an input light signal into an output light signal
CN105929620A (zh) * 2016-06-18 2016-09-07 上海大学 副载波调频单边带调制光信号的全光频率变换装置
CN110426907A (zh) * 2019-08-02 2019-11-08 广东工业大学 一种光学频率转换方法、装置和设备
CN110677198A (zh) * 2019-09-29 2020-01-10 中国科学院西安光学精密机械研究所 超高速相干光信号偏振解复用和波长变换系统及控制方法
CN114624874A (zh) * 2020-12-08 2022-06-14 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于芯片集成光路的光纤-空间光通信信号转换方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100367104C (zh) * 2005-08-10 2008-02-06 华中科技大学 一种半导体全光波长转换器
CN101303507B (zh) * 2006-12-01 2011-04-20 华中科技大学 一种基于铌酸锂光波导环形腔的全光波长转换装置
CN102841480A (zh) * 2011-06-21 2012-12-26 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于光子晶体光纤四波混频效应的全光波长转换器
US9078052B2 (en) 2012-05-14 2015-07-07 USW Commercial Services Ltd. Method and device for converting an input light signal into an output light signal
CN103166095A (zh) * 2013-02-26 2013-06-19 广东汉唐量子光电科技有限公司 一种可见波段的全光纤脉冲激光系统
CN103368678B (zh) * 2013-07-25 2016-08-10 上海交通大学 一种可集成的高速全光加速开关
CN103368678A (zh) * 2013-07-25 2013-10-23 上海交通大学 一种可集成的高速全光加速开关
CN105929620A (zh) * 2016-06-18 2016-09-07 上海大学 副载波调频单边带调制光信号的全光频率变换装置
CN105929620B (zh) * 2016-06-18 2019-04-02 上海大学 副载波调频单边带调制光信号的全光频率变换装置
CN110426907A (zh) * 2019-08-02 2019-11-08 广东工业大学 一种光学频率转换方法、装置和设备
CN110426907B (zh) * 2019-08-02 2021-08-13 广东工业大学 一种光学频率转换方法、装置和设备
CN110677198A (zh) * 2019-09-29 2020-01-10 中国科学院西安光学精密机械研究所 超高速相干光信号偏振解复用和波长变换系统及控制方法
CN114624874A (zh) * 2020-12-08 2022-06-14 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于芯片集成光路的光纤-空间光通信信号转换方法
CN114624874B (zh) * 2020-12-08 2023-11-10 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于芯片集成光路的光纤-空间光通信信号转换方法

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