一种级联和频与差频全光波长转换器制造技术

本实用新型专利技术为一种级联和频与差频全光波长转换器，本转换器二激光器的二泵浦光经偏振控制器、线偏振光转换装置、第一光耦合器后，与信号光一起接入第二光耦合器、掺铒光纤放大器、光环行器至PPLN脊波导，前向光束被法拉第90°旋转反射镜反射，后向光束又入脊波导，转换闲频光从光环行器输出。使用时二泵浦光经偏振控制器调整为TM模的泵浦光，在线偏振光转换装置转变为偏振方向与PPLN脊波导的横截面平行、与X轴成角θ的线偏振光,在脊波导中分解为振幅比为tgθ的TE和TM模，泵浦光与信号光的TM模发生级联和频与差频反应、产生转换闲频光TM模，其它前向光经法拉第反射镜反射和模式转换,再返脊波导。本转换器实现与信号光偏振态无关的波长转换。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术为一种级联和频与差频全光波长转换器，本转换器二激光器的二泵浦光经偏振控制器、线偏振光转换装置、第一光耦合器后，与信号光一起接入第二光耦合器、掺铒光纤放大器、光环行器至PPLN脊波导，前向光束被法拉第90°旋转反射镜反射，后向光束又入脊波导，转换闲频光从光环行器输出。使用时二泵浦光经偏振控制器调整为TM模的泵浦光，在线偏振光转换装置转变为偏振方向与PPLN脊波导的横截面平行、与X轴成角θ的线偏振光,在脊波导中分解为振幅比为tgθ的TE和TM模，泵浦光与信号光的TM模发生级联和频与差频反应、产生转换闲频光TM模，其它前向光经法拉第反射镜反射和模式转换,再返脊波导。本转换器实现与信号光偏振态无关的波长转换。【专利说明】一种级联和频与差频全光波长转换器
本技术属于光通信
，具体涉及了一种级联和频与差频全光波长转换器，即一种基于PPLN光波导的级联和频与差频型的全光波长转换器，主要适用于密集波分复用光通信系统。
技术介绍
在光通信
，需要大容量和高速率的数据传输。在光纤通信系统中，密集波分复用(DWDM)能特别显著的提高其传输容量，密集波分复用光通信系统是当前发展前途最被看好的技术。全光波长转换器是密集波分复用光通信网络的关键性能器件之一，全光波长转换器实现信息从一个波长的光载波到另一个波长的光载波的复制，有助于波长再利用，有效进行动态路由选择，降低网络阻塞率，进而可以提高光网络的灵活性和可扩充性，实现开放式DWDM系统中光信号的转发。目前常用的全光波长转换技术主要包括:交叉增益调制(XGM)，交叉相位调制(XPM)，激光增益饱和吸收效应，电吸收调制(EA)，非线性光学环形镜(N0LM)，四波混频(FWM)，二阶非线性效应等。现有方案中，基于周期极化铌酸锂光波导，简称为PPLN光波导，的全光波长转换技术，因PPLN光波导的二阶非线性效应具有独特的优越性，如对信号比特率和调制形式严格透明、多波长同时转换能力、镜像波长变换特性、噪声指数极低、响应速度快，以及转换带宽很宽等，因而基于PPLN光波导的全光波长转换技术近年来受到各国科技工作者的高度重视。目前国内外在基于PPLN光波导二阶非线性效应的波长转换方面已经开展了许多有意义的工作，主要包括基于直接差频(DFG)，基于级联倍频和差频(SHG+DFG)，基于级联和频与差频(SFG+DFG)等二阶以及级联二阶非线性效应的波长转换技术。但是这些技术均存在着缺陷。DFG型全光波长转换器虽然转换效率较高，但由于其所用的泵浦光(0.775 μ m)和信号光(1.5 μ m)处于不同波段，而且相差很大，DFG型全光波长转换器难以很好地把泵浦光和信号光同时I禹合进入波导，难以同时实现泵浦光和信号光在光波导内的单模传输。基于级联倍频和差频的SHG+DFG型波长转换器解决了 DFG型波长转换器遇到的困难，注入的泵浦光和信号光同处于1.5 μ m波段，可实现1.5 μ m波段的全光波长转换。但是，由于级联倍频和差频过程中泵浦光占据了信号光的波段，这是很多DWDM系统所不允许的。而且倍频(SHG)过程准相位匹配(QPM)波长处的泵浦光波长响应带宽非常窄，对于固定输入的信号光，传统的SHG+DFG型波长转换器难以实现转换闲频光的可调谐输出，而可调谐的波长转换对于增强网络管理的灵活性又是非常重要的。基于级联和频与差频(SFG+DFG)的全光波长转换器可以同时解决DFG型和传统级联倍频和差频的SHG+DFG型波长转换器所遇到的问题。一方面所有入射光均处于1.5μπι波段，另一方面即使对于固定波长输入的信号光也可以方便地实现可调谐波长转换。基于级联和频与差频(SFG+DFG)具有二阶级联非线性效应，置于信号光波段窗口的两边的第一泵浦光和第二泵浦光的波长近似关于倍频(SHG)过程准相位匹配波长对称，第一泵浦光的波长为X1、频率为(O1，第二泵浦光的波长为λ2、频率为ω2。泵浦波长与信号波长相近容易实现最佳耦合又不会占用信号波段。调节第一、第二泵浦光，使第一泵浦光波长和第二泵浦光波长满足或近似满足和频(SFG)过程的准相位匹配条件，此时第一、第二泵浦光发生和频(SFG)反应，产生和频光，和频光波长为Xsf、频率为coSF，COsf= ωρ1+ωρ2。与此同时，信号光(波长为As、频率为《s)与和频光发生差频(DFG)相互作用得到转换闲频光(波长为λρ频率为(Oi), ω?=ωΜ-ω3。根据能量守恒原理，信号光，第一泵浦光，第二泵浦光，和频光以及转换闲频光的波长满足以下关系式:SFG:1/ λ SF=1/ λ ρ1+1/ λ ρ2DFG:1/ λ 尸1/ λ SF_1/ λ sSFG+DFG:1/ λ 尸1/ λ ρ1+1/ λ ρ2_1/ λ sλρ1——第一泵浦光的波长λρ2——第二泵浦光的波长As——信号光的波长Asf——和频光的波长Ai——转换闲频光的波长但现有的基于级联和频与差频(SFG+DFG)的全光波长转换器具有偏振相关性，当信号光以偏振态输入，最后输出的转换闲频光强度将随信号光偏振方向的变化而改变，因而在某些的波长范围内波长转换效率较低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种级联和频与差频全光波长转换器，该全光波长转换器的PPLN光波导为PPLN脊波导，且接有线偏振光转换装置，结构简单，转换效率较高，尤其是偏振无关性性能好，而且可进行细微调谐。本技术设计的一种级联和频与差频全光波长转换器，包括激光器、偏振控制器、光稱合器、掺铒光纤放大器、光隔离器、光环行器、PPLN光波导、法拉第90°旋转反射镜，第一激光器和第二激光器均为可调谐外腔激光器，发出的第一泵浦光和第二泵浦光分别接入第一偏振控制器和第二偏振控制器，第一偏振控制器和第二偏振控制器的输出接入第一光稱合器后，与经过偏振控制器的任意偏振态的信号光一起接入第二光稱合器，第二光率禹合器的输出接入掺铒光纤放大器，放大器的输出经光隔离器接入光环行器第一端口，光环行器第二端口输出的前向传输的光束经过PPLN光波导后,光束被法拉第90°旋转反射镜反射，后向传输的光束又进入PPLN光波导,产生的转换闲频光从光环行器的第三端口输出为本波长转换器的输出。所述第一泵浦光、第二泵浦光以及信号光均为C波段。所述第一泵浦光的波长为λρ1，第二泵浦光的波长为λ ρ2，本装置所产生的和频光波长为λ SF，各波长满足:1/ λ SF=1/ λ ρ1+1/ λ ρ2。本技术所用的PPLN光波导为PPLN脊波导，此脊波导的衬底为铌酸锂晶片，波导层为Z切周期极化的掺锌铌酸锂晶片，衬底和波导层直接键合，脊波导的横切面为垂直于Z轴的XOY平面,称为Z切面。PPLN脊波导既可传输TM模,又可传输TE模,无需用偏振分束器把信号光分成相互正交的TE模和TM模，在输出端也无需使用偏振合束器把转换闲频光的TE模和TM模合成，减小波长转换器的复杂性。而且PPLN脊波导限制信号光和泵浦光集中在波导内传输，有利于提高转换效率。分别经过第一偏振控制器和第二偏振控制器的第一、第二泵浦光接入线偏振光转换装置，再接入第一光耦合器。线偏振光转换装置把X方向偏振的TM模式的泵浦光转换为另一种线偏振光，转换后的线偏振光的偏振方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联和频与差频全光波长转换器，包括激光器、偏振控制器、光耦合器、掺铒光纤放大器、光隔离器、光环行器、PPLN光波导、法拉第90°旋转反射镜，其特征在于：第一激光器（1）和第二激光器（2）均为可调谐外腔激光器，发出的第一泵浦光和第二泵浦光分别接入第一偏振控制器（3）和第二偏振控制器（4），第一偏振控制器（3）和第二偏振控制器（4）的输出接入第一光耦合器（7）耦合后、与经过偏振控制器（5）的任意偏振态的信号光一起接入第二光耦合器（8），第二光耦合器（8）的输出接入掺铒光纤放大器（9），掺铒光纤放大器（9）的输出经光隔离器（10）接入光环行器（11）第一端口，光环行器（11）第二端口输出的前向传输的光束经过PPLN光波导（12）后，光束被法拉第90°旋转反射镜（13）反射，后向传输的光束又进入PPLN光波导（12），产生的转换闲频光从光环行器（11）的第三端口输出为本波长转换器的输出；所述第一泵浦光、第二泵浦光以及信号光均为C波段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄芳，张昕，覃波，鞠涛，李沼云，覃良标，付益，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，
类型：新型
国别省市：广西;45