专利名称：一种正相及反相全光波长转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子技术领域中的全光信号处理技术，具体涉及一种正相及反相全光波长转换装置。
背景技术：
在波分复用的光通信网络中，波长转换是解决波长竞争，实现波长重新利用和无阻塞波长路由的关键技术。它将需要进行波长转换的泵浦光信号载有的数字信号调制到另一路与泵浦光信号波长不同的探测光信号上，如图I所示，在波长转换装置的光输入端，输入波长为λ pump的载有数字信号的脉冲光作为泵浦光，同时在光输入端输入波长为λ probe的连续光作为探测光，在输出端可获得波长为λ probe的载有数字信号的探测光，该数字信号与泵浦光所载有的数字信号一致，从而实现波长转换。在传统的基于半导体光放大器的波长转换结构中，转换前后的光信号反相。为了使转换后的光信号与泵浦光同相，一般需要在半导体光放大器后加上一个偏振分束器或者延迟干涉仪(DI)，这样就会使系统变得复杂。文献“Y. Liu, et al. Wavelength conversion using nonlinear polarizationrotation in a single semiconductor optical amplifier [J]. IEEE PhotonicsTechnology Letters. , 2003, 15 (I) : 90-92”报道了一种基于半导体光放大器偏振旋转效应的全光波长转换装置，该装置包括两个偏振控制器、半导体光放大器和偏振分束器，在半导体光放大器实现波长转换后，利用其后面的偏振控制器和偏振分束器调节输出的光信号，以得到正相或者反相的转换后光信号。该方案在半导体光放大器后面额外加入偏振分束器和偏振控制器，虽可以实现波长反相，但运用器件较多，不利于波长转换器件集成小型化。文献“J. Leuthold , L. Moller, J. Jaques, et al. 160 Gbit/s SOAall—optical wavelength converter and assessment of its regenerativeproperties [J] . Electron. Lett. , 2004, 40 (9) : 554-555” 报道了一种基于半导体光放大器的全光波长转换装置，该装置包括一个光功率耦合器、一个半导体光放大器、延迟干涉仪；从光输入端输入波长为λρ_的载有数字信号的脉冲光作为泵浦光，同时在光输入端输入波长为Xprobe的连续光作为探测光。在半导体光放大器的输出端，可获得波长为XprobJ勺载有数字信号的探测光。延迟干涉仪起到将该数字信号光反相的作用，该数字信号与泵浦光所载有的数字信号一致，从而实现波长转换。该装置主要基于半导体光放大器的交叉增益调制来实现波长装换，具有结构简单、易于实现的特点。其原理是当泵浦光和探测光两束光同时进入半导体光放大器时，没有信号泵浦光输入时，半导体光放大器对探测光正常放大，增益较高，输出的探测光功率较高；但当有强功率的信号泵浦光输入时，由于信号泵浦光的光强较强，使半导体光放大器增益达到饱和，从而导致探测光增益变小，输出的探测光功率较低，这就是交叉增益调制效应。这样，通过信号泵浦光对半导体光放大器进行增益调制，进而调制探测光的光强，实现了信息从信号光到探测光的转移，完成了全光波长转换。但是该方案和其他利用半导体光放大器的交叉增益调制效应实现光波长交换一样，都需要延迟干涉仪DI来实现波长反相。延迟干涉仪DI在通过在频域对探测光光谱进行滤波、筛选，从而得到正相输出的探测光信号，这样会使得结构更加复杂，而且对于滤波器件的要求也十分苛刻，实现起来比较困难。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种正相及反相全光波长转换装置，其要解决的技术问题是现有的转换系统过于复杂，而且对滤波器件的要求也十分苛刻，实现起来比较困难。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案
一种正相及反相全光波长转换装置，其特征在于，包括激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、铌酸锂调制器、掺铒光纤放大器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、可调谐衰减器、微波放大器、可编程脉冲发生器、波长可调谐激光器、光耦合器、高 偏振敏感的半导体光放大器；所述激光器、第一偏振控制器、铌酸锂调制器、掺铒光纤放大器、第一带通滤波器、可调谐衰减器、第二偏振控制器、光耦合器、高偏振敏感半导体光放大器、第二带通滤波器，由单模光纤按上述顺序依次连接；可编程脉冲发生器经单模光纤连接微波放大器，微波放大器连接铌酸锂调制器的一输入端，波长可调谐激光器经第三偏振控制器连接至光耦合器的一输入端。所述激光器产生直流光，脉冲信号发生器产生微波信号，微波信号经微波放大器放大后加载到铌酸锂调制器上，调制该直流光使直流光作为波长变换中的泵浦光λρ_ ;泵浦光经掺铒光纤放大器与可调衰减器配合控制其光强，并经第一带通滤波器滤除噪声，经第二偏振控制器控制偏振态；波长可调谐激光器输出波长为的Xprabe直流光作为探测光，第三偏振控制器控制其偏振态。泵浦光Xpumi^p探测光λ 经光耦合器耦合后，经过高偏振敏感的半导体光放大器的交叉增益调制和交叉偏振调制后输出光信号即是波长转换后的光信号。由于所采用的半导体光放大器对偏振特性高度敏感，只有一种偏振状态的光信号才能有效通过，类似于光放大器内部的有源光波导具有对偏振信号进行检偏的功能。进一步地说明，调节第二偏振控制器的偏振态使泵浦光的偏振态得到改变，输出光信号在正相和反相输出状态间切换。与现有技术相比，本发明的有益效果表现在
本发明仅利用单个偏振敏感的半导体光放大器就实现了正相的波长变换，结构简单，并没有引入其它的附加器件；其结构更加简单，所有器件可集成于同一半导体基片上，具有结构精简小、易于集成的特点。
图I是全光波长转换装置原理示意 图2为本发明的原理示意 图3为本发明的实验结果对比 附图标记为I偏振控制器、2是铌酸锂调制器、3是带通滤波器、4是光耦合器。a为泵浦光信号、b为从高偏振敏感半导体光放大器出射的与泵浦光反相的探测光信号、c为从高偏振敏感半导体光放大器出射的与泵浦光同相的探测光信号。
具体实施例方式下面将结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的描述。结合图2所示，一种正相及反相全光波长转换装置，它包括激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、铌酸锂调制器、掺铒光纤放大器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、可调谐衰减器、微波放大器、2. 5Gbit/s可编程脉冲发生器、波长可调谐激光器、光耦合器、高偏振敏感半导体光放大器，各器件间用单模光纤连接。激光器产生直流光，同时由脉冲信号发生器产生微波信号，经过微波放大器放大后加载在铌酸锂调制器上，调制激光器产生的直流光，作为波长变换中的泵浦光λ ρ_，掺铒光纤放大器和可调衰减器配合使用，控制泵浦光光强，第一带通滤波器滤除噪声，第二偏振控制器控制泵浦光的偏振 态。可调谐激光器输出波长为的λ pMbe直流光作为探测光,第三偏振控制器控制其偏振态。泵浦光Xpuml^P探测光λρηΛε经光耦合器耦合后，经过半导体光放大器的交叉增益和交叉偏振调制，输出光信号即是波长转换后的光信号。
实施例本发明在下述具体参数下，对本发明提供的一种正相及反相全光波长转换装置进行了实验验证。由误码仪AnritsuMT1810A的2. 5Gbit/s可编程脉冲发生器产生2. 5Gbit/S的伪随机码序列“10000000”，经过微波放大后加载在世维通2. 5Gbit/s铌酸锂光调制器上，调制由激光器发出的波长为1554. 5nm的直流光，作为波长变换中的泵浦光、为了使高偏振敏感半导体光放大器的泵浦光光强足够大，且可在实验中调节泵浦光的强度，用掺饵光纤放大器对其进行放大，并配合一个可调衰减器控制其光强。由Agilent HP 8168F波长可调谐激光器输出波长为1545. 25nm的直流光作为探测光。泵浦光与探测光通过一个I: I率禹合器稱合进入高偏振敏感半导体光放大器，高偏振敏感半导体光放大器选用Inphenix公司的IPSAD1503型号，该型号高偏振敏感半导体光放大器的偏振相关增益可达18dB,在高偏振敏感半导体光放大器后利用一个中心波长为1545. 25nm的带通滤波器将泵浦光滤除，获得波长变换后输出的探测光。调节第二偏振控制器，调节泵浦光的偏振态，从第二带通滤波器输出的光信号会在正相和反相输出态间切换。如图3所示实验结果，图中箭头a所指的信号为输入高偏振敏感半导体光放大器的泵浦光信号，是一列正脉冲信号；箭头b所指的信号为波长变换后，从高偏振敏感半导体光放大器出射的与泵浦光反相的探测光信号，为一列负脉冲；调节第二偏振控制器后，可以得到箭头c所指的信号输出，它是波长变换后，从高偏振敏感半导体光放大器出射的与泵浦光同相的探测光信号，为一列正脉冲。上述具体实施方式
实现了光信号从波长1554. 5nm到1545. 25nm的转移，完成了全光波长转换，并且达到了控制波长转换后的光信号输出极性，即正相输出还是反相输出。下一代光网络的路由实现需要小型化、集成化、超高速的全光波长转换器件。从本发明的具体实施例可知，本发明能够满足器件对高速的要求以及小型化、集成化趋势。因此，本发明提出的一种可实现正相及反相全光波长转换装置，简化了同类光波长转换装置，易于集成，能够为下一代光网络的路由实现提供有力的推动作用，具有广泛的应用前景。
上面已结合附图对发明的具体实施方式
进行了示例性的描述，显然本发明不限于此，在本发明范围内进行的各种改型均没有超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一种正相及反相全光波长转换装置，其特征在于，包括激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、铌酸锂调制器、掺铒光纤放大器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、可调谐衰减器、微波放大器、可编程脉冲发生器、波长可调谐激光器、光耦合器、高偏振敏感半导体光放大器；所述激光器、第一偏振控制器、铌酸锂调制器、掺铒光纤放大器、第一带通滤波器、可调谐衰减器、第二偏振控制器、光耦合器、高偏振敏感半导体光放大器、第二带通滤波器，由单模光纤按上述顺序依次连接；可编程脉冲发生器经单模光纤连接微波放大器，微波放大器连接铌酸锂调制器的一输入端，波长可调谐激光器经第三偏振控制器连接至光耦合器的一输入端。
2.根据权利要求I所述的正相及反相全光波长转换装置，其特征在于，所述激光器产生直流光，脉冲信号发生器产生微波信号，微波信号经微波放大器放大后，加载到铌酸锂调制器上调制该直流光，使直流光作为波长变换中的泵浦光λρ_ ;泵浦光经掺铒光纤放大器与可调衰减器配合控制其光强，并经第一带通滤波器滤除噪声，经第二偏振控制器控制偏振态；波长可调谐激光器输出波长为的Xprobe直流光作为探测光，第三偏振控制器控制其偏振态， 泵浦光Xpuml^p探测光λρ_ε经光耦合器耦合后，经过高偏振敏感半导体光放大器的交叉增益和交叉偏振调制后，输出光信号即是波长转换后的光信号。
3.根据权利要求I所述的正相及反相全光波长转换装置，其特征在于，调节第二偏振控制器的偏振态使泵浦光的偏振态得到改变，输出光信号在正相和反相输出状态间切换。
全文摘要
本发明公开了一种正相及反相全光波长转换装置，它利用高偏振敏感半导体光放大器的交叉增益调制和交叉偏振调制效应实现全光波长转换，通过偏振控制器调节探测光和泵浦光的偏振态，而不是传统的在半导体光放大器后面加偏振分束器或延迟干涉仪的方式，实现了转换后输出正相探测光或反相探测光。本发明简化了基于半导体光放大器交叉增益调制和交叉偏振调制效应的光波长转换结构，有利于该类产品的集成，能够为下一代光网络的路由实现提供有力的推动作用，具有广泛的应用前景。
文档编号G02F2/00GK102778801SQ20121029802
公开日2012年11月14日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者刘永, 努尔, 张尚剑, 徐天翔, 王蕾, 陆荣国 申请人:电子科技大学