專利名稱：基于受激拉曼散射的波長(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，尤其是涉及一種基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器及方法。
背景技術(shù)：
波分復(fù)用技術(shù)是高速寬帶大容量光纖通信技術(shù)首選技術(shù)。在波分復(fù)用通信系統(tǒng)的光交叉連接節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)不同光纖中兩個(gè)相同波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)入同一光纖中時(shí)，就產(chǎn)生了波長(zhǎng)阻塞問(wèn)題。由于系統(tǒng)各種因素限制，每根光纖可復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)目有限，因此在光交叉節(jié)點(diǎn)處必然會(huì)出現(xiàn)這種情況。解決這一問(wèn)題的有效方法就是采用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，將其一個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到其他波長(zhǎng)，從而避免OXC中的波長(zhǎng)阻塞。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的另一個(gè)重要用途就是實(shí)現(xiàn)不同光網(wǎng)絡(luò)之間的波長(zhǎng)匹配，可以把不同廠商、不同時(shí)代生產(chǎn)的不同波長(zhǎng)系列產(chǎn)品統(tǒng)一到同一波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的通信。此外，通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理的靈活性、可靠性，配合波分開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)路由等功能。而可調(diào)諧全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器能實(shí)現(xiàn)多組不同波長(zhǎng)之間的轉(zhuǎn)換，它在全光網(wǎng)中主要有一下優(yōu)勢(shì):(1)可以更有效的重復(fù)利用波長(zhǎng)，進(jìn)一步提高波長(zhǎng)使用率。(2)可構(gòu)成動(dòng)態(tài)的波長(zhǎng)路由，有利于傳輸速率的提高。(3)能夠減少光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)放置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的數(shù)目，有利于降低系統(tǒng)成本。目前實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換主要有兩大方法:(1)光/電-電/光法，這種方法技術(shù)上比較成熟，工作穩(wěn)定，已經(jīng)在光纖通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，有成熟的商業(yè)產(chǎn)品。但其缺點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本隨速率和元件數(shù)增加，功耗高、可靠性差，這使它在多波長(zhǎng)通道系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制，而且不具備傳輸碼型和速率的透明性，當(dāng)系統(tǒng)需要升級(jí)時(shí)，必須更換設(shè)備。(2)全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換法，就是利用某些介質(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，有利于系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)容。目前全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件主要利用的物理效應(yīng)有:半導(dǎo)體光放大器(SOA)中的交叉增益調(diào)制效應(yīng)、交叉相位調(diào)制、四波混頻，半導(dǎo)體激光器中的增益飽和效應(yīng)，半導(dǎo)體材料、鈮酸鋰晶體、光纖等非線性材料的差頻、四波混頻效應(yīng)。但其都存在實(shí)施過(guò)程復(fù)雜，成本較高，轉(zhuǎn)換速度慢，待轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)有限等缺點(diǎn)，并且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)信道進(jìn)行波長(zhǎng)變換時(shí)，要同時(shí)設(shè)置多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，成本大大增加。

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、自發(fā)噪聲低、具有嚴(yán)格的傳輸透明性的基于受激拉曼散射的波長(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:一種基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括用于輸出信號(hào)光的第一激光器和用于輸出連續(xù)探測(cè)光的第二激光器，以及用于對(duì)經(jīng)放大后的信號(hào)光與連續(xù)探測(cè)光進(jìn)行耦合的合波器和用于濾出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的探測(cè)光的光濾波器，所述第一激光器上電連接有用于對(duì)第一激光器輸出光的振幅和相位進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器，所述第一激光器的輸出端通過(guò)第一光纖連接有用于對(duì)第一激光器輸出的信號(hào)光進(jìn)行功率放大并形成泵浦信號(hào)光的摻鉺光纖放大器，所述摻鉺光纖放大器的輸出端通過(guò)第一光纖與所述合波器的第一輸入端連接，所述第二激光器的輸出端通過(guò)第二光纖與所述合波器的第二輸入端連接，所述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)換的第三光纖與光濾波器連接，所述第二激光器的中心波長(zhǎng)λ i大于所述第一激光器的中心波長(zhǎng)X1，所述光濾波器的中心波長(zhǎng)等于所述第二激光器的中心波長(zhǎng)λ i。
上述的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述第二激光器的中心波長(zhǎng)λ 1與所述第一激光器的中心波長(zhǎng)X1滿足頻移計(jì)算公式Λ^α/λο—α/λ^，其中，Λ V為頻移量且Λ V的取值范圍為200cm-1 δΟΟαιΓ1。上述的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述第三光纖為高非線性光纖，所述高非線性光纖在1370nm 1700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)非線性系數(shù)范圍為lOW—iknT1 37W—1 km—1，所述高非線性光纖在波長(zhǎng)1550n m處的非線性系數(shù)為36.。胃—1! —1，所述高非線性光纖在1370nm 1700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散值范圍為O 0.6ps/ (nm ^km)，所述高非線性光纖在1370nm 1700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散斜率范圍為-0.2 0.2。上述的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述第二激光器為可調(diào)諧激光器，所述光濾波器為可調(diào)諧光濾波器，所述第二激光器的調(diào)諧范圍與所述光濾波器的調(diào)諧范圍相同。本發(fā)明還提供了一種轉(zhuǎn)換速率高、轉(zhuǎn)換帶寬寬、輸出信號(hào)消光比好、可以實(shí)現(xiàn)跨波段轉(zhuǎn)換的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該方法包括以下步驟:步驟一、首先選擇中心波長(zhǎng)為λ i的第一激光器，然后通過(guò)調(diào)制器對(duì)第一激光器輸出光的振幅和相位進(jìn)行調(diào)制，使第一激光器輸出信號(hào)光并經(jīng)過(guò)第一光纖傳輸給摻鉺光纖放大器；步驟二、通過(guò)摻鉺光纖放大器對(duì)第一激光器輸出的信號(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)第一光纖傳輸給合波器；步驟三、根據(jù)頻移計(jì)算公式Λνζα/λΟ—α/λΟ選擇中心波長(zhǎng)為Ai的第二激光器，第二激光器輸出連續(xù)探測(cè)光并經(jīng)過(guò)第二光纖傳輸給合波器；其中，Λν為頻移量且Δ V的取值范圍為200cm 1 500cm 1 ；步驟四、通過(guò)合波器將第一光纖傳輸?shù)乃霰闷中盘?hào)光和第二光纖傳輸?shù)倪B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
1.一種基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括用于輸出信號(hào)光的第一激光器(2)和用于輸出連續(xù)探測(cè)光的第二激光器(4)，以及用于對(duì)經(jīng)放大后的信號(hào)光與連續(xù)探測(cè)光進(jìn)行耦合的合波器(5)和用于濾出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后的探測(cè)光的光濾波器(7)，所述第一激光器(2)上電連接有用于對(duì)第一激光器(2)輸出光的振幅和相位進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器(1)，所述第一激光器(2)的輸出端通過(guò)第一光纖(8)連接有用于對(duì)第一激光器(2)輸出的信號(hào)光進(jìn)行功率放大并形成泵浦信號(hào)光的摻鉺光纖放大器(3),所述摻鉺光纖放大器(3)的輸出端通過(guò)第一光纖(8)與所述合波器(5)的第一輸入端連接,所述第二激光器(4)的輸出端通過(guò)第二光纖(9 )與所述合波器(5 )的第二輸入端連接，所述合波器(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(6)與光濾波器(7)連接，所述第二激光器(4)的中心波長(zhǎng)Xi大于所述第一激光器(2)的中心波長(zhǎng)A1，所述光濾波器(7)的中心波長(zhǎng)等于所述第二激光器(4)的中心波長(zhǎng)λ”
2.按照權(quán)利要求1所述的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述第二激光器(4)的中心波長(zhǎng)Xi與所述第一激光器(2)的中心波長(zhǎng)X1滿足頻移計(jì)算公式Λν=(1/λ^—α/λ)，其中，Λν為頻移量Λν的取值范圍為200cm—1 500cm—1。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述第三光纖(6)為高非線性光纖，所述高非線性光纖在1370nm 1700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)非線性系數(shù)范圍為lOW^knT1 STWlnr1，所述高非線性光纖在波長(zhǎng)1550n m處的非線性系數(shù)為36.，所述高非線性光纖在1370nm 1700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散值范圍為O 0.6ps/(nm.km)，所述高非線性光纖在1370nm 1700nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)色散斜率范圍為-0.2 0.2。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述第二激光器(4)為可調(diào)諧激光器，所述光濾波器(7)為可調(diào)諧光濾波器，所述第二激光器(4)的調(diào)諧范圍與所述光濾波器(7)的調(diào)諧范圍相同。
5.一種利用如權(quán)利要求1所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、首先選擇中心波長(zhǎng)為X1的第一激光器(2)，然后通過(guò)調(diào)制器(I)對(duì)第一激光器(2)輸出光的振幅和相位進(jìn)行調(diào)制,使第一激光器(2)輸出信號(hào)光并經(jīng)過(guò)第一光纖(8)傳輸給摻鉺光纖放大器(3 ); 步驟二、通過(guò)摻鉺光纖放大器(3)對(duì)第一激光器(2)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(8)傳輸給合波器(5)； 步驟三、根據(jù)頻移計(jì)算公式Av=(Iz^1)-(VAi)選擇中心波長(zhǎng)為Ai的第二激光器(4)，第二激光器(4)輸出連續(xù)探測(cè)光并經(jīng)過(guò)第二光纖(9)傳輸給合波器(5);其中，頻移量且Λ V的取值范圍為200cm—1 500CHT1 ； 步驟四、通過(guò)合波器(5)將第一光纖(8)傳輸?shù)乃霰闷中盘?hào)光和第二光纖(9)傳輸?shù)倪B續(xù)探測(cè)光耦合輸入到第三光纖(6)中； 步驟五、第三光纖(6)根據(jù)公式
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述(v1-vi)的取值為440cm
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于受激拉曼散射的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器及方法，其轉(zhuǎn)換器包括第一激光器、第二激光器、合波器和光濾波器，第一激光器上接有調(diào)制器，第一激光器通過(guò)第一光纖接有摻鉺光纖放大器，摻鉺光纖放大器通過(guò)第一光纖與合波器連接，第二激光器通過(guò)第二光纖與合波器連接，合波器通過(guò)第三光纖與光濾波器連接；其方法包括步驟一、選擇第一激光器；二、對(duì)第一激光器輸出的信號(hào)光放大形成泵浦信號(hào)光；三、選擇第二激光器輸出連續(xù)探測(cè)光；四、合波器將泵浦信號(hào)光和連續(xù)探測(cè)光耦合到第三光纖中；五、第三光纖通過(guò)受激拉曼散射放大進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換；六、光濾波器濾出探測(cè)光。本發(fā)明波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換速率高，調(diào)諧帶寬寬，能夠透明波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換以及跨波段和可調(diào)諧波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)H01S3/108GK103166101SQ201310045679
公開(kāi)日2013年6月19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)明者徐軍華, 趙云, 李 瑞, 李棟, 冷斌, 左旭, 袁心易, 侯雪梅, 鞏明輝 申請(qǐng)人:西安郵電大學(xué)