一种具有二阶耦合色散和有源非线性双折射光纤耦合器的全光陡峭光开关的制作方法

本发明属于光信息的技术领域，具体涉及一种具有二阶耦合色散和有源非线性双折射光纤耦合器的全光陡峭光开关。

背景技术：

现代通信网络是在光纤环路上连接开关和路由等电子器件所构成的电光网络，因此容易受原有网络中电子设备响应慢的影响，这种电光网络所固有的“电子瓶颈”大大限制了网络的吞吐量。为此，全光网络应运而生。全光网络aonallopticalnetwork)是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。全光网络中信息的传输和交换全部使用光信号，不再需要中间的光——电和电——光转换过程，由于全光网络信息传输、交换、放大等无需经过光电、电光转换，因此不受原有网络中电子设备响应慢的影响，是下一代网络的理想选择。

其中的全光开关器件是实现全光网络的基石，是实现全光交换的核心器件。非线性定向耦合器能在其波导耦合区域通过非线性的相互作用利用一个光波去控制和调节另一个光波，提供了全关开关的可能。

消光比，是指激光器在发射全“1”码时的光功率p1与全“0”码时发射的光功率p0之比。由于在数字光纤通信系统中，理论上光发射机在传送数字信号过程中，发“0”码时应无光功率输出。但实际的光发射机由于光源器件本身的问题或是直流偏置选择不当，致使发“0”码时也有微弱的光输出。这种情况将导致接收机灵敏度下降，影响信号传输设备的质量，不利于信号有效传输。

因此，需要对现有网络传输进行进行研究，以实现全关开关尽可能提高其性能，保证全光网络传输的有效实现。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种具有二阶耦合色散和有源非线性双折射光纤耦合器的全光陡峭光开关，相比普通的非二阶耦合色散和非线性双折射的光开关，具有更好的开关的陡峭性，和阈值功率，以及更大的消光比。

本发明采取以下技术方案：

一种具有二阶耦合色散和有源非线性双折射光纤耦合器的全光陡峭光开关，包括连续导体激光器、起偏器、光调制器、光放大器、偏振控制器和非线性耦合器,所述连续导体激光器、起偏器、光调制器、光放大器、偏振控制器依次连接，所述偏振控制器和非线性耦合器的第一端口连接；所述连续激光器产生光载波以后，通过起偏器产生偏振光，通过调制器进行调制后产生脉冲序列，经过光放大器进行放大后输入到偏振控制器，然后注入到非线性耦合器中。

进一步的，本发明的全光陡峭光开关还包括第一光滤波器和第二光滤波器，所述第一光滤波器、第二光滤波器分别与非线性耦合器的第三端口、第四端口连接。

进一步的，本发明的全光陡峭光开关还包括第一检偏器和第二检偏器，所述第一光滤波器、第二光滤波器分别与所述第一检偏器、第二检偏器连接。

进一步的，所述的全光陡峭光开关中，半导体激光器产生平均的功率为10mw。

进一步的，所述的全光陡峭光开关中，光放大器的增益为30db。

进一步的，所述的全光陡峭光开关中，所述非线性耦合器为有源掺杂光纤耦合器，掺杂光纤的非线性折射率系数为3×10^-15m²/w。

进一步的，所述的全光陡峭光开关中，非线性耦合器的线性耦合系数为1.57cm^-1。

进一步的，所述的全光陡峭光开关中，非线性耦合器的长度为1cm。

本发明的特点在于：利用具有二阶耦合色散系数提高基于非线性光纤耦合器的开关陡峭性，利用起偏器产生偏振光，通过优化，利用双折射效应提高出射端的分光比，达到最佳的开关效果，利用滤波器滤除光放大器产生的噪声，利用偏振控制器控制偏振方向，利用检偏器对接收的信号进行整形，即通过低功率时，透射率低，高功率时，透射率大的特点实现整形。

本发明的连续激光器产生光载波以后，通过调制器，数字信号m(t)对其进行调制，产生脉冲序列，再经过光放大器进行放大，注入到具有偏振效应和非线性效应的有源掺杂光纤耦合器，在入射光功率低于耦合器阈值功率时，从非线性耦合器的交叉臂输出，如果大于阈值功率，就从非线性耦合器的直通臂输出，实现信息的开关切换。

附图说明

图1为一种一种具有二阶耦合色散和有源非线性双折射光纤耦合器的全光陡峭光开关结构示意图；

图2为不同增益系数γ的透射系数图。

图3为不同二阶耦合色散系数k2对应的开关图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明，使得本发明的技术方案更加清楚、明白。

如图1所示，本实施例涉及一种具有二阶耦合色散和有源非线性双折射光纤耦合器的全光陡峭光开关，包括以下部件：

连续导体激光器1、起偏器2、光调制器3、光放大器4、偏振控制器5、非线性耦合器6、第一光滤波器7-1、第二光滤波器7-2、第一检偏器8-1和第二检偏器8-2。本耦合器光开关采用对称结构设计，利用脉冲的自身光功率的变化实现信息的开关切换。

本全光陡峭光开关的具体组成的连接关系为：所述导体激光器1的a端口与起偏器2的a1端口连接，起偏器2的a2端口与光调制器3的b1端口连接，光调制器3的b2端口与光放大器4的c1端口连接，光放大器4的的c2端口与偏振控制器5的d1端口连接，偏振控制器5的d2端口与非线性耦合器6的e1端口连接，非线性耦合器6的e3端口与第一光滤波器7-1的f1端口连接，第一光滤波器7-1的f2端口与第一检偏器8-1的g1端口连接，信号从第一检偏器8-1的g2端口输出。非线性耦合器6的e4端口与第二光滤波器7-2的f3端口连接，第二光滤波器7-2的f4端口与第二检偏器8-2的g3端口连接，信号从第二检偏器8-1的g4端口输出。

下面结合对全光陡峭光开关的原理进行具体说明：当连续激光器1产生光载波以后，通过起偏器2产生偏振光，再通过调制器3，数字信号m(t)对其进行调制，产生脉冲序列，再经过光放大器4进行放大，再输入到偏振控制器5，然后注入到具有偏振效应和非线性效应的有源掺杂光纤耦合器6，在入射光功率低于耦合器阈值功率时，从交叉臂输出，如果大于阈值功率，就从直通臂输出，实现信息的开关切换。

本发明与传统的非线性耦合器光开关比较，利用具有二阶耦合色散系数提高基于非线性光纤耦合器的开关陡峭性，利用起偏器产生偏振光，通过优化，利用双折射效应提高出射端的分光比，达到最佳的开关效果，利用滤波器滤除光放大器产生的噪声，利用偏振控制器控制偏振方向，再利用检偏器对接收的信号进行整形，即通过低功率时，透射率低，高功率时，透射率大的特点实现整形。

实现光信息开关切换的过程如下：

1、首先利用连续激光器产生光载波以后，通过起偏器，产生偏振光；

2、利用调制器，数字信号m(t)对光载波进行调制，产生脉冲序列；

3、经过光放大器对脉冲信号进行放大，达到并超过开关的阈值功率；

4、输入到偏振控制器，调整光信号的偏振方向，利用双折射效应提高出射端的分光比，达到最佳的开关效果。

5、注入到具有偏振效应和非线性效应的有源掺杂光纤耦合器，在入射光功率低于耦合器阈值功率时，从交叉臂输出；如果大于阈值功率，就从直通臂输出，实现信息的开关切换。

6、信号切换后，利用滤波器滤除光放大器产生的噪声，再利用检偏器对接收的信号进行整形，即通过低功率时透射率低，高功率时透射率大的特点实现整形。

图2和图3为采用本发明的全光陡峭光开关对应的开关情况。

如图2所示为不同增益系数γ下的透射系数图，其中，增益系数γ越大，开关的阈值越低，开关越陡峭。

图3为不同二阶耦合色散系数k2对应的开关图；其中，系数k2越大，开关的阈值越高，开关越陡峭。

以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。