专利名称：基于pcf的环形腔多波长激光器的全光波长转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光信息技术领域，涉及一种基于PCF的环形腔多波长激光器的全光波长转换器。
背景技术：
由于DWDM技术的发展，基于波长变换和波长路由的全光网络的实现已成为未来超大容量通信网的发展方向，而实现波长路由的核心部件就是全光波长变换器(AOWC)。 全光波长转换器是指不经过电域处理，直接把信息从一个光波长转换到另一个光波长的器件。在光域中直接实现波长转换可以克服光-电-光波长转换器中电器件的速度瓶颈、透明性低等不足，对于解决全光传输网中的波长争用问题，提高波长重用率和网络配置的灵活性等均有重要意义。同时波长转换技术分散了网络管理，提高了安全性。全光波长转换器有很多种实现方法。从所采用的基本物理原理来看，一般是利用了光学媒质的二阶非线性效应和三阶非线性效应。差频波长转换器利用二阶非线性效应， 四波混频全光波长转换器，利用了三阶非线性光学效应。传统的石英光纤中，三阶非线性过程相对于二阶非线性过程来说效率较低，传统的石英光纤组成的四波混频波长转换器的应用有限。然而，相对传统的石英光纤而言，光子晶体光纤可以通过合理的结构设置提供良好的非线性效应，另外，传统光纤只在一个频率范围内支持单模传输，光子晶体光纤则可以设计成在整个频率范围内支持单模传输。通过合理的结构设计，光子晶体光纤可以灵活的设置色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。同时，光子晶体光纤还觉有优良的双折射效应和较小的弯曲损耗。由光子晶体光纤组成的四波混频波长转化器能够提高良好的非线性效应， 能够提高三阶非线性效应，提高四波混频过程的效率。传统的波长转换方案中泵浦光都是采用固定波长的激光器输出产生，据四波混频的波长转换机理可知，改变泵浦光的波长可增加波长转换的调谐范围。掺铒光纤激光器中铒光纤属于增益均勻加宽介质，由均勻加宽机制造成的激光器模式竞争有助于激光器的单纵模运转，但是在线性腔的掺铒光纤激光器中，驻波引起的空间烧孔效应会使得激光器产生多模振荡，将掺铒光纤激光器设计成环形腔的结构，可有效抑制EDF的空间烧孔效应，在环形腔内加上AWG、滤波器和光开关可实现在系统不同信道之间切换泵浦光的波长，具有波长开关功能的多波长环形腔光纤激光器可实现泵浦光波长的变化，增加了波长调谐范围。
发明内容本实用新型针对现有全光波长转换器具有高成本、对调制速度和调制方式不透明等不足，提出了一种基于环形腔多波长激光器的全光波长转换器，利用本实用新型获得的转换光具有稳定性强、宽带可调等优点，整个装置的成本低，并且易于与光纤系统集成。本实用新型所采取的技术方案基于PCF的环形腔多波长激光器的全光波长转换器，它由泵浦源、掺铒光纤、 光子晶体光纤、阵列波导光栅、隔离器、偏振控制器、耦合器、带通滤波器、光开关等组成。第一泵浦光与第二泵浦光经过第一耦合器耦合后与第一波分复用器的输入端口 a连接，第一波分复用器的另一个输入端口 b与光子晶体光纤的一端相连，光子晶体光纤的另一端与第二耦合器的公共输入端连接，第二耦合器的20%分光比的输出端口与 Ix拟阵列波导光栅的输入端连接，Ixy阵列波导光栅的N个输出端口分别与Fxl光开关的N个输入端口连接，Fxl光开关的输出端与第一偏振控制器的一端相连，第一偏振控制器的另一端与第二波分复用器的一个输入端c连接。输入信号光从第二偏振控制器的一端输入，第二偏振控制器的另一端与第二波分复用器的另一个输入端d连接，第二波分复用器的公共端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤的另一端与第一波分复用器的公共端连接。如上连接，第一波分复用器、光子晶体光纤、第二耦合器、IxF阵列波导光栅、A^l光开关、第一偏振控制器、第二波分复用器、隔离器和掺铒光纤连接形成了环形腔。第二耦合器的80%的输出端口与可调带通滤波器的输入端连接，从可调带通滤波器的输出端口就能得到输出的转换光。调节第一偏振控制器或第二偏振控制器，控制泵浦光与信号光的偏振方向，当两束光的偏振方向平行的时候，获得最大的转换效率。调节光开关，使阵列波导光栅不同的通道对接入到环形腔内，实现不同泵浦波长输出，与固定波长信号光发生四波混频产生不同的转换光波长输出。在掺铒光纤与第二波分复用器之间加入一个隔离器，为了确保环形腔的单向传输。本实用新型的有益效果本实用新型的出发点是利用光子晶体光纤的四波混频进行全光波长转换，不使用固定激光光源输入泵浦光，而是用环形腔多波长激光器代替输入泵浦光，使得该结构又能够实现全光可调宽带波长转换。本实用新型结构简单，成本低，易于与光纤系统集成，并且通过调节光开关，选取不同的波长的泵浦光进入环形腔，从而最终实现不同波长的转换光的输出。本实用新型获得的转换光稳定性好，波长可调，具有较高的性价比，所获得的转换光信号消光比，信噪比和误码性能都较好。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。如图1所示，基于PCF的环形腔多波长激光器的全光波长转换器由第一泵浦源 1-1、第二泵浦源1-2、第一耦合器2-1、第二耦合器2-2、第一波分复用器3-1、第二波分复用器3-2、掺铒光纤4、第一偏振控制器5-1、第二偏振控制器5-2、光开关6、阵列波导光栅7、 可调带通滤波器8、光子晶体光纤9、隔离器10组成。其连接为第一泵浦光1-1与第二泵浦光1-2经过第一耦合器2-1耦合后与第一波分复用器3-1的输入端口 a连接，第一波分复用器3-1的另一个输入端口 b与光子晶体光纤9的一端相连，光子晶体光纤9的另一端与第二耦合器2-2的公共输入端连接，第二耦合器2-2的20%分光比的输出端口与IxAT阵列波导光栅7的输入端连接，IxF阵列波导光栅7的N个输出端口分别与Fxl光开关6的 N个输入端口连接，Fx 1光开关6的输出端与第一偏振控制器5-1的一端相连，第一偏振控制器5-1的另一端与第二波分复用器3-2的一个输入端c连接。输入信号光从第二偏振控制器5-2的一端输入，第二偏振控制器5-2的另一端与第二波分复用器3-2的另一个输入端d连接，第二波分复用器3-2的公共端与隔离器10的输入端连接，隔离器10的输出端与掺铒光纤4的一端连接，掺铒光纤4的另一端与第一波分复用器3-1的公共端连接。如上连接，第一波分复用器3-1、光子晶体光纤9、第二耦合器2-2、IxiV阵列波导光栅7、Fxl光开关6、第一偏振控制器5-1、第二波分复用器3-2、隔离器10和掺铒光纤4连接形成了环形腔。第二耦合器2-2的80%的输出端口与可调带通滤波器8的输入端连接，从可调带通滤波器8的输出端口就能得到输出的转换光。第一偏振控制器5-1和第二偏振控制器5-2，控制泵浦光与信号光的偏振方向，当两束光的偏振方向平行的时候，获得最大的转换效率。调节光开关6，使阵列波导光栅不同的通道对接入到环形腔内，实现不同泵浦波长输出，与固定波长信号光发生四波混频产生不同的转换光波长输出。在掺铒光纤4与第二波分复用器3-2直接加入一个隔离器，为了确保环形腔的单向传输。选择合适长度的掺铒光纤4，在第一泵浦光1-1、第二泵浦光1-2的作用下其长度满足产生多波长激光所需的增益。利用合适长度的光子晶体光9，使得信号光与泵浦光能在光子晶体光纤9内产生四波混频，并获得最大转换效率的转换光。为了尽可能的减少损耗，环形腔内各个器件的连接点直接熔接在一起，选取80 20的第二耦合器2-2，使其既能为激光腔提供足够的反馈， 又能使输出功率最大。利用光开关6选择阵列波导光栅7的不同通道，使得不同波长的泵浦光进入环形腔。利用隔离器10确定环形腔的光传输方向。本实用新型可以得到宽带可调的转换光信号，其获得的转换效率主要受到泵浦光功率，信号光功率，环形腔长度等限制。随着各种光电器件的发展，将会得到更稳定，更宽可调宽带，更大转换效率的转换光，并且其应用也将更加广泛。
权利要求1.基于PCF的环形腔多波长激光器的全光波长转换器，包括泵浦源、掺铒光纤、光子晶体光纤、阵列波导光栅、隔离器、偏振控制器、耦合器、带通滤波器和光开关，其特征在于第一泵浦光与第二泵浦光经过第一耦合器耦合后与第一波分复用器的输入端口 a连接，第一波分复用器的另一个输入端口 b与光子晶体光纤的一端相连，光子晶体光纤的另一端与第二耦合器的公共输入端连接，第二耦合器的20%分光比的输出端口与 Ix Af阵列波导光栅的输入端连接，1x3/阵列波导光栅的N个输出端口分别与Fxl光开关的N个输入端口连接，Fxl光开关的输出端与第一偏振控制器的一端相连，第一偏振控制器的另一端与第二波分复用器的一个输入端c连接；输入信号光从第二偏振控制器的一端输入，第二偏振控制器的另一端与第二波分复用器的另一个输入端d连接，第二波分复用器的公共端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤的另一端与第一波分复用器的公共端连接；所述的第一波分复用器、光子晶体光纤、第二耦合器、Ix况阵列波导光栅、ArXl光开关、第一偏振控制器、第二波分复用器、隔离器和掺铒光纤连接形成了环形腔；第二耦合器的80%的输出端口与带通滤波器的输入端连接，从带通滤波器的输出端口就能得到输出的转换光。
专利摘要本实用新型公开了一种基于PCF的环形腔多波长激光器的全光波长转换器。本实用新型中的第一泵浦光、第二泵浦光通过第一耦合器耦合后，经过第一波分复用器进入掺铒光纤，在掺铒光纤中产生的放大的自发辐射光逆时针方向经光子晶体光纤和第二耦合器到达阵列波导光栅，阵列波导光栅将放大的自发辐射光分成不同波长的光通道，再由光开关选出一个通道的光作为泵浦光与信号波分复用再经过隔离器，掺铒光纤和第一波分复用器，然后进入光子晶体光纤发生四波混频，混频后的光在第二耦合器处分出20%继续进入环形腔，分出80%作为输出进入可调带通滤波器滤出所需要的转换光。本实用新型结构简单，成本低，易于与光纤系统集成。
文档编号G02F1/365GK202126559SQ201120237560
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者周雪芳, 张爱辛, 缪雪峰 申请人:杭州电子科技大学