專(zhuān)利名稱(chēng)：串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器及方法。
背景技術(shù)：
從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，由于波分復(fù)用(WDM)方式在光傳輸網(wǎng)中的明顯優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展異常迅速。隨著WDM器件、光放大器和光纖等性能的不斷提升，信道數(shù)量也在逐漸增加?？上攵m然光纖網(wǎng)絡(luò)的帶寬比較寬，但一根光纖中能夠復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)量還是有限的，所以可用波長(zhǎng)數(shù)將大大少于節(jié)點(diǎn)數(shù)目和用戶(hù)數(shù)量，全光路由以及波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題也日益突出。試想如果能夠采用波長(zhǎng)變換技術(shù)，讓信號(hào)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上從一個(gè)波長(zhǎng)變換到另一個(gè)波長(zhǎng)甚至另幾個(gè)波長(zhǎng)，使同一波長(zhǎng)在不同的區(qū)域中重復(fù)使用，這樣就解決了波長(zhǎng)爭(zhēng)用的問(wèn)題。另外利用波長(zhǎng)路由技術(shù)，將一個(gè)波長(zhǎng)作為一個(gè)通道，全光地進(jìn)行路由選擇，再在節(jié)點(diǎn)上按需加上多路波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，可以建立端到端的“虛波長(zhǎng)通路”，可使通路之間的交換配置變得更加靈活。另外光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以用來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬和傳輸距離，可以使網(wǎng)絡(luò)容量在不影響原有業(yè)務(wù)的情況下迅速成倍地增加，同時(shí)大大提高網(wǎng)絡(luò)的安全性、降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率，因此，波長(zhǎng)變換是WDM全光通信網(wǎng)中非常關(guān)鍵的技術(shù)之一，其賦予光網(wǎng)絡(luò)靈活性和擴(kuò)容性，在光邏輯，光計(jì)算，光互聯(lián)領(lǐng)域可以得到進(jìn)一步應(yīng)用。光波長(zhǎng)變換技術(shù)總體可分為米用光-電-光和全光波長(zhǎng)變換兩種方式。前者較成熟，但面臨電子瓶頸問(wèn)題，裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本隨速率和元件數(shù)增加，功耗較高，對(duì)信號(hào)格式和調(diào)制速率不透明，傳輸速率受制，這使它在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制；相比之下，后者是更有前景的發(fā)展方向，它主要利用某些介質(zhì)的非線性效應(yīng)將輸入的光信號(hào)直接轉(zhuǎn)移到新的波長(zhǎng)上，其有利于系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)容。目前全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的方法很多，主要有1.采用基于半導(dǎo)體光放大器中交叉增益調(diào)制效應(yīng)、交叉相位調(diào)制效應(yīng)、交叉偏振調(diào)制效應(yīng)、四波混頻效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。2.基于電吸收調(diào)制器中交叉吸收調(diào)制效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。3.基于周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)中的級(jí)聯(lián)和頻、差頻效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。4.基于色散位移高非線性光纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)、四波混頻效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。5.基于硅納米纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)、四波混頻效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。6.基于色散平坦光子晶體光纖中交叉相位調(diào)制效應(yīng)、四波混頻效應(yīng)、交叉偏振調(diào)制效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。等等，這些波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器各自擁有優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展程度不盡相同，有些還處于理論研究階段，有一些還處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)階段，離商業(yè)實(shí)用化還有一定的距離。歸納起來(lái)，全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器需要克服以下缺點(diǎn)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜，轉(zhuǎn)換效率低，對(duì)待轉(zhuǎn)換信號(hào)光要求高，比如基于半導(dǎo)體和光纖中的四波混頻效應(yīng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。2.轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)穩(wěn)定性差，容易受周?chē)h(huán)境影響，比如分布布拉格反射激光二極管型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、實(shí)現(xiàn)方便且成本低、具有嚴(yán)格的傳輸透明性的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括用于輸出信號(hào)光的信號(hào)光發(fā)生器、用于對(duì)信號(hào)光發(fā)生器輸出的信號(hào)光進(jìn)行放大形成泵浦信號(hào)光的信摻鉺光纖放大器、用于輸出多個(gè)連續(xù)探測(cè)光的多個(gè)探測(cè)光激光器和用于輸出連續(xù)泵浦光的連續(xù)泵浦激光器，以及用于對(duì)所述泵浦信號(hào)光和多個(gè)連續(xù)探測(cè)光進(jìn)行耦合的第一合波器，所述信號(hào)光發(fā)生器的輸出端通過(guò)第一光纖與所述信摻鉺光纖放大器的輸入端連接，所述信摻鉺光纖放大器的輸出端通過(guò)第一光纖與所述第一合波器的輸入端連接，多個(gè)所述探測(cè)光激光器的輸出端分別對(duì)應(yīng)通過(guò)多根第二光纖與所述第一合波器的輸入端相接，所述第一合波器的輸出端通過(guò)用于通過(guò)受激拉曼散射放大過(guò)程來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的第三光纖連接有用于輸出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的多個(gè)探測(cè)光的第一分波器，所述第一分波器的輸出端通過(guò)多根第四光纖連接有用于對(duì)所述連續(xù)泵浦光和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的多個(gè)探測(cè)光進(jìn)行耦合并輸出功率各不相等的信號(hào)光的第二合波器，所述連續(xù)泵浦激光器通過(guò)第五光纖與所述第二合波器的輸入端相接，所述第二合波器的輸出端通過(guò)用于對(duì)所述第二合波器輸出的功率各不相等的信號(hào)光進(jìn)行增益補(bǔ)償?shù)牡诹饫w連接有用于輸出光功率值相等的轉(zhuǎn)換信號(hào)光的第二分波器，多個(gè)所述探測(cè)光激光器的中心波長(zhǎng)各不相同且多個(gè)所述探測(cè)光激光器中任意一個(gè)的中心波長(zhǎng)λ 大于所述信號(hào)光發(fā)生器的中心波長(zhǎng)
λ :，且^---f的取值范圍為280CHT1 490CHT1,所述連續(xù)泵浦激光器的中心波長(zhǎng)λ p等于所
/Ii A-
述信號(hào)光發(fā)生器的中心波長(zhǎng)λ P其中，i為信道數(shù)且i的取值為2 N，N為信道總數(shù)且為整數(shù)，所述第三光纖和第六光纖為在相同頻移范圍內(nèi)拉曼增益譜曲線走勢(shì)相反的光纖。上述的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述信號(hào)光發(fā)生器由依次電連接的脈沖激光器、偽隨機(jī)序列發(fā)生器和馬增調(diào)制器構(gòu)成。上述的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第三光纖為石英光纖，所述第六光纖為摻磷光纖。上述的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第三光纖的有效作用長(zhǎng)度L與所述第六光纖的有效作用長(zhǎng)度L ,滿(mǎn)足計(jì)算公式k,L+ k2e =Ic1為第三光纖內(nèi)信號(hào)光頻移范圍內(nèi)的拉曼增益系數(shù)擬合直線斜率且取值為1. 80 X 10-16m. cm/w,k2為第六光纖內(nèi)信號(hào)光頻移范圍內(nèi)的拉曼增益系數(shù)擬合直線斜率且取值為-2. 66X 10_16m. cm/w, e為自然對(duì)數(shù)，a j為第三光纖的線性衰減系數(shù)，L1為第三光纖的物理長(zhǎng)度。本發(fā)明還提供了一種轉(zhuǎn)換速率 高、輸出信號(hào)消光比好、可以實(shí)現(xiàn)跨波段轉(zhuǎn)換和多波長(zhǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)換、能夠?qū)崿F(xiàn)增益平坦的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、選擇中心波長(zhǎng)為λ i的信號(hào)光發(fā)生器，信號(hào)光發(fā)生器輸出信號(hào)光并經(jīng)過(guò)第 一光纖傳輸給信摻鉺光纖放大器；步驟ニ、通過(guò)信摻鉺光纖放大器對(duì)信號(hào)光發(fā)生器輸出的信號(hào)光進(jìn)行功率放大形成 泵浦信號(hào)光，使得所述泵浦信號(hào)光的功率達(dá)到或超過(guò)受激拉曼散射效應(yīng)的閾值，并將所述 泵浦信號(hào)光通過(guò)第一光纖傳輸給第一合波器；步驟三、根據(jù)頻移計(jì)算公式Δv=(1/λ1)-(l/λ1)選擇多個(gè)中心波長(zhǎng)各不相同的 探測(cè)光激光器，其中λ i為多個(gè)所述探測(cè)光激光器中任意ー個(gè)的中心波長(zhǎng)，多個(gè)所述探測(cè)光 激光器輸出多個(gè)連續(xù)探測(cè)光并經(jīng)過(guò)多根第二光纖傳輸給第一合波器；其中，Δv為頻移量 且ΔV的取值范圍為280Cm-1 490Cm-1 ；步驟四、通過(guò)合波器將第一光纖傳輸?shù)乃霰闷中盘?hào)光和多根第二光纖分別傳輸 的多個(gè)連續(xù)探測(cè)光耦合輸入到第三光纖中；步驟五、第三光纖根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括用于輸出信號(hào)光的信號(hào)光發(fā)生器(I )、用于對(duì)信號(hào)光發(fā)生器(I)輸出的信號(hào)光進(jìn)行放大形成泵浦信號(hào)光的信摻鉺光纖放大器(2)、用于輸出多個(gè)連續(xù)探測(cè)光的多個(gè)探測(cè)光激光器(3)和用于輸出連續(xù)泵浦光的連續(xù)泵浦激光器(4)，以及用于對(duì)所述泵浦信號(hào)光和多個(gè)連續(xù)探測(cè)光進(jìn)行率禹合的第一合波器(5),所述信號(hào)光發(fā)生器(I)的輸出端通過(guò)第一光纖(6)與所述信摻鉺光纖放大器(2 )的輸入端連接,所述信摻鉺光纖放大器(2 )的輸出端通過(guò)第一光纖(6 )與所述第一合波器(5)的輸入端連接，多個(gè)所述探測(cè)光激光器(3)的輸出端分別對(duì)應(yīng)通過(guò)多根第二光纖(7)與所述第一合波器(5)的輸入端相接，所述第一合波器(5)的輸出端通過(guò)用于通過(guò)受激拉曼散射放大過(guò)程來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的第三光纖(8 )連接有用于輸出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的多個(gè)探測(cè)光的第一分波器(9)，所述第一分波器(9)的輸出端通過(guò)多根第四光纖(10)連接有用于對(duì)所述連續(xù)泵浦光和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的多個(gè)探測(cè)光進(jìn)行耦合并輸出功率各不相等的信號(hào)光的第二合波器(11 )，所述連續(xù)泵浦激光器(4)通過(guò)第五光纖(12)與所述第二合波器(11)的輸入端相接，所述第二合波器(11)的輸出端通過(guò)用于對(duì)所述第二合波器(11)輸出的功率各不相等的信號(hào)光進(jìn)行增益補(bǔ)償?shù)牡诹饫w(13)連接有用于輸出光功率值相等的轉(zhuǎn)換信號(hào)光的第二分波器(14)，多個(gè)所述探測(cè)光激光器(3)的中心波長(zhǎng)各不相同且多個(gè)所述探測(cè)光激光器(3)中任意一個(gè)的中心波長(zhǎng)Xi均大于所述信號(hào)光發(fā)生器(I)的中心波長(zhǎng)λ :，且^---^的取值范圍為2800^1 4900^1,所述連續(xù)泵浦激光器(4)的中心波長(zhǎng)λρ等 于所述信號(hào)光發(fā)生器(I)的中心波長(zhǎng)λ P其中，i為信道數(shù)且i的取值為2 N，N為信道總數(shù)且為整數(shù)，所述第三光纖(8)和第六光纖(13)為在相同頻移范圍內(nèi)拉曼增益譜曲線走勢(shì)相反的光纖。
2.按照權(quán)利要求1所述的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述信號(hào)光發(fā)生器(I)由依次電連接的脈沖激光器(1-1)、偽隨機(jī)序列發(fā)生器(1-2)和馬增調(diào)制器(1-3)構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第三光纖(8)為石英光纖，所述第六光纖(13)為摻磷光纖。
4.按照權(quán)利要求1所述的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第三光纖(8)的有效作用長(zhǎng)度L與所述第六光纖(13)的有效作用長(zhǎng)度L,滿(mǎn)足計(jì)算公式:kj. + k# 4// = 0，其中，Ic1為第三光纖(8)內(nèi)信號(hào)光頻移范圍內(nèi)的拉曼增益系數(shù)擬合直線斜率且取值為1. 80 X 10-16m · cm/w, k2為第六光纖(13)內(nèi)信號(hào)光頻移范圍內(nèi)的拉曼增益系數(shù)擬合直線斜率且取值為-2. 66X 10_16m. cm/w, e為自然對(duì)數(shù)，α1為第三光纖(8)的線性衰減系數(shù)，L1為第三光纖(8)的物理長(zhǎng)度。
5.一種利用如權(quán)利要求1所述拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、選擇中心波長(zhǎng)為λ4勺信號(hào)光發(fā)生器(1)，信號(hào)光發(fā)生器(I)輸出信號(hào)光并經(jīng)過(guò)第一光纖(6)傳輸給信摻鉺光纖放大器(2)；步驟二、通過(guò)信摻鉺光纖放大器(2)對(duì)信號(hào)光發(fā)生器(I)輸出的信號(hào)光進(jìn)行功率放大形成泵浦信號(hào)光，使得所述泵浦信號(hào)光的功率達(dá)到或超過(guò)受激拉曼散射效應(yīng)的閾值，并將所述泵浦信號(hào)光通過(guò)第一光纖(6)傳輸給第一合波器(5)；步驟三、根據(jù)頻移計(jì)算公式Λ^α/λ^—α/λ^選擇多個(gè)中心波長(zhǎng)各不相同的探測(cè)光激光器(3)，其中Xi為多個(gè)所述探測(cè)光激光器(3)中任意一個(gè)的中心波長(zhǎng)，多個(gè)所述探測(cè)光激光器(3)輸出多個(gè)連續(xù)探測(cè)光并經(jīng)過(guò)多根第二光纖(7)傳輸給第一合波器(5);其中，Λ V為頻移量且Λ V的取值范圍為280CHT1 490cm—1 ；步驟四、通過(guò)合波器將第一光纖(6)傳輸?shù)乃霰闷中盘?hào)光和多根第二光纖(7)分別傳輸?shù)亩鄠€(gè)連續(xù)探測(cè)光耦合輸入到第三光纖(8)中；步驟五、第三光纖(8)根據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種串聯(lián)兩種光纖實(shí)現(xiàn)增益平坦的拉曼多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器及方法，其轉(zhuǎn)換器包括信號(hào)光發(fā)生器、摻鉺光纖放大器、多個(gè)探測(cè)光激光器、連續(xù)泵浦激光器和第一合波器，第一合波器輸出端通過(guò)第三光纖連接有第一分波器，第一分波器輸出端連接有第二合波器，第二合波器輸出端通過(guò)第六光纖連接有第二分波器；其方法包括選擇信號(hào)光發(fā)生器，形成泵浦信號(hào)光，選擇多個(gè)探測(cè)光激光器，泵浦信號(hào)光和多個(gè)連續(xù)探測(cè)光耦合，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，輸出多個(gè)光功率各不相同的探測(cè)光，選擇連續(xù)泵浦激光器，連續(xù)泵浦光和多個(gè)探測(cè)光耦合，增益補(bǔ)償，輸出多個(gè)光功率相等的探測(cè)光。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，轉(zhuǎn)換速率高，輸出信號(hào)消光比好，能夠?qū)崿F(xiàn)跨波段和多波長(zhǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)換以及增益平坦。
文檔編號(hào)G02F2/00GK103064229SQ20131004582
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者鞏稼民, 方健, 李棟, 趙云, 左旭, 冷斌, 袁心易 申請(qǐng)人:西安郵電大學(xué)