增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，包括信号光发生器、掺铒光纤放大器、多个探测光激光器、连续泵浦激光器和第一合波器，信号光发生器与掺铒光纤放大器的连接，掺铒光纤放大器与第一合波器连接，多个探测光激光器均与第一合波器相接，第一合波器的输出端通过第一段第三光纤连接有第一分波器，第一分波器的输出端连接有第二合波器，连续泵浦激光器与第二合波器相接，第二合波器的输出端通过第二段第三光纤连接有第二分波器。本实用新型专利技术结构简单，设计合理，实现方便且成本低，转换速率高，输出信号消光比好，可以实现跨波段转换和多波长同时转换，能够实现增益平坦，实用性强，使用效果好，便于推广使用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光通信
，尤其是涉及一种增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器。
技术介绍
波分复用技术是高速宽带大容量光纤通信技术首选技术。在波分复用通信系统的光交叉连接节点中，当不同光纤中两个相同波长信号进入同一光纤中时，就产生了波长阻塞问题。由于系统各种因素限制，每根光纤可复用的波长数目有限，因此在光交叉节点处必然会出现这种情况。解决这一问题的有效方法就是采用波长转换技术，将其一个信号波长转换到其他波长，从而避免OXC中的波长阻塞。波长转换器件的另一个重要用途就是实现不同光网络之间的波长匹配，可以把不同厂商、不同时代生产的不同波长系列产品统一到统一波长标准上，实现网络间的通信。此外，通过波长转换器，可以增强网络重构、网络管理的灵活性、可靠性，配合波分开关可以实现波长路由等功能。多波长转换器主要用来增加网络的传输带宽和传输距离，并大大降低网络扩容的成本。多波长转换器可以使网络容量在不影响原有业务的情况下迅速成倍地增加，同时大大提高网络的安全性。目前实现波长转换主要有两大方法:(1)光/电-电/光法，这种方法技术上比较成熟，工作稳定，已经在光纤通信系统中用于波长转换发展，有成熟的商业产品。但其缺点是装置结构复杂，成本随速率和元件数增加，功耗高，这使它在多波长通道系统中的应用受到限制，而且不具备传输码型和速率的透明性，当系统需要升级时，必须更换设备。(2)全光波长转换法，就是利用某些介质的非线性效应将输入的光信号直接转移到新的波长上，有利于系统升级、扩容。目前全光波长转换的方法很多，主要有基于半导体光放大器中交叉增益调制效应、交叉相位调制效应、交叉偏振调制效应、四波混频效应；基于电吸收调制器中交叉吸收调制效应；基于周期极化铌酸锂波导中的级联和频、差频效应；基于色散位移高非线性光纤中交叉相位调制效应、四波混频效应；基于硅纳米纤中交叉相位调制效应、四波混频效应；基于色散平坦光子晶体光纤中交叉相位调制效应、四波混频效应、交叉偏振调制效应；基于硫化物波导中交叉相位调制效应、四波混频效应，基于碳纳米管复合物中四波混频效应等；但这些方法在系统结构、工作速率、器件成本、波长转换范围、偏振敏感性方面都存在着各自的优缺点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，转换速率高，输出信号消光比好，可以实现跨波段转换和多波长同时转换，能够实现增益平坦，实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其特征在于:包括用于输出信号光的信号光发生器、用于对信号光发生器输出的信号光进行放大形成泵浦信号光的掺铒光纤放大器、用于输出多个连续探测光的多个探测光激光器和用于输出连续泵浦光的连续泵浦激光器，以及用于对所述泵浦信号光和多个连续探测光进行耦合的第一合波器，所述信号光发生器的输出端通过第一光纤与所述掺铒光纤放大器的输入端连接，所述掺铒光纤放大器的输出端通过第一光纤与所述第一合波器的输入端连接，多个所述探测光激光器的输出端分别对应通过多根第二光纤与所述第一合波器的输入端相接，所述第一合波器的输出端通过用于通过受激拉曼散射放大过程来进行波长转换的第一段第三光纤连接有用于输出波长转换后的多个探测光的第一分波器，所述第一分波器的输出端通过多根第四光纤连接有用于对所述连续泵浦光和波长转换后的多个探测光进行耦合并输出功率各不相等的信号光的第二合波器，所述连续泵浦激光器通过第五光纤与所述第二合波器的输入端相接，所述第二合波器的输出端通过用于对所述第二合波器输出的功率各不相等的信号光进行增益补偿的第二段第三光纤连接有用于输出光功率值相等的转换信号光的第二分波器，多个所述探测光激光器的中心波长各不相同且多个所述探测光激光器中任意一个的中心波长X,均大于所述信号光发生器的中心波长入I和所述连续泵浦激光器的中心波长\ P，且1---^的取值范围为400CHT1 450CHT1,A1----T的取值范围为490CHT1 540CHT1,其中，i为信道数且i的取值为2 N,N为信道总Ap Ai数且为整数。上述的增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其特征在于:所述信号光发生器由依次电连接的脉冲激光器、伪随机序列发生器和马增调制器构成。上述的增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其特征在于:所述第一段第三光纤和第二段第三光纤均为 高非线性光纤，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内非线性系数范围为lOW—iknT1 所述高非线性光纤在波长1550n m处的非线性系数为36.Zff^knr1，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内色散值范围为0 0.6ps/(nm km)，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内色散斜率范围为-0.2 0.2。上述的增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其特征在于:所述第一段第三光纤的有效作用长度L与所述第二段第三光纤的有效作用长度L'满足计算公式:[kPp(0)L+k' P/ (O)L' ]=0，其中，k为第一段第三光纤频移范围为400cm—1 450cm—1内的拉曼增益效率拟合直线斜率且取值为2.0X K^knT1 -W^Vcm-1, k’为第二段第三光纤频移范围为490CHT1 540CHT1内的拉曼增益效率拟合直线斜率且取值为_8.2 X lO^kmWcm^1, Pp(O)为所述泵浦信号光在第一段第三光纤中的峰值功率，P/ (0)为所述连续泵浦光在第二段第三光纤中的峰值功率。本技术与现有技术相比具有以下优点:1、本技术的结构简单，设计合理，实现方便。2、本技术较普通光-电-光波长转换器在波长转换中保留着信号光波的相位和振幅信息，具有严格的传输透明性。3、本技术的实现成本低，造价要比普通光-电-光波长转换器低的多，能够将信号光所携带的信息转换到多个不同连续探测光上。4、本技术在波长转换过程中的自发噪声低，能实现啁啾反转。5、采用本技术进行拉曼波长转换的方法实现简单，转换速率高，输出信号消光比好，而且可以实现跨波段转换。6、本技术在进行波长转换的同时实现了对待转换波长信号的放大，并且能够对多波长转换后的信号光进行增益补偿，使得最终输出的信号光功率相等，实现增益平坦。7、本技术的实用性强，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本技术结构简单，设计合理，实现方便且成本低，转换速率高，输出信号消光比好，可以实现跨波段转换和多波长同时转换，能够实现增益平坦，实用性强，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的原理框图。图2为本技术泵浦信号光的光功率示意图。图3a为本技术第一探测光激光器输出的第一连续探测光的光功率示意图。图3b为本技术第二探测光激光器输出的第二连续探测光的光功率示意图。图3c为本技术第三探测光激光器输出的第三连续探测光的光功率示意图。图3d为本技术第四探测光激光器输出的第四连续探测光的光功率示意图。图4为本技术进行波长转换后泵浦信号光的光功率示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其特征在于：包括用于输出信号光的信号光发生器（1）、用于对信号光发生器（1）输出的信号光进行放大形成泵浦信号光的掺铒光纤放大器（2）、用于输出多个连续探测光的多个探测光激光器（3）和用于输出连续泵浦光的连续泵浦激光器（4），以及用于对所述泵浦信号光和多个连续探测光进行耦合的第一合波器（5），所述信号光发生器（1）的输出端通过第一光纤（6）与所述掺铒光纤放大器（2）的输入端连接，所述掺铒光纤放大器（2）的输出端通过第一光纤（6）与所述第一合波器（5）的输入端连接，多个所述探测光激光器（3）的输出端分别对应通过多根第二光纤（7）与所述第一合波器（5）的输入端相接，所述第一合波器（5）的输出端通过用于通过受激拉曼散射放大过程来进行波长转换的第一段第三光纤（8）连接有用于输出波长转换后的多个探测光的第一分波器（9），所述第一分波器（9）的输出端通过多根第四光纤（10）连接有用于对所述连续泵浦光和波长转换后的多个探测光进行耦合并输出功率各不相等的信号光的第二合波器（11），所述连续泵浦激光器（4）通过第五光纤（12）与所述第二合波器（11）的输入端相接，所述第二合波器（11）的输出端通过用于对所述第二合波器（11）输出的功率各不相等的信号光进行增益补偿的第二段第三光纤（13）连接有用于输出光功率值相等的转换信号光的第二分波器（14），多个所述探测光激光器（3）的中心波长各不相同且多个所述探测光激光器（3）中任意一个的中心波长λi均大于所述信号光发生器（1）的中心波长λ1和所述连续泵浦激光器（4）的中心波长λP，且的取值范围为400cm?1～450cm?1，的取值范围为490cm?1～540cm?1，其中，i为信道数且i的取值为2～N，N为信道总数且为整数。FDA00002820556500011.jpg,FDA00002820556500012.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种增益平坦的拉曼光纤波长转换耦合器，其特征在于:包括用于输出信号光的信号光发生器(I)、用于对信号光发生器(I)输出的信号光进行放大形成泵浦信号光的掺铒光纤放大器(2)、用于输出多个连续探测光的多个探测光激光器(3)和用于输出连续泵浦光的连续泵浦激光器(4)，以及用于对所述泵浦信号光和多个连续探测光进行耦合的第一合波器(5),所述信号光发生器(I)的输出端通过第一光纤(6)与所述掺铒光纤放大器(2)的输入端连接，所述掺铒光纤放大器(2)的输出端通过第一光纤(6)与所述第一合波器(5)的输入端连接，多个所述探测光激光器(3)的输出端分别对应通过多根第二光纤(7)与所述第一合波器(5)的输入端相接，所述第一合波器(5)的输出端通过用于通过受激拉曼散射放大过程来进行波长转换的第一段第三光纤(8)连接有用于输出波长转换后的多个探测光的第一分波器(9)，所述第一分波器(9)的输出端通过多根第四光纤(10)连接有用于对所述连续泵浦光和波长转换后的多个探测光进行耦合并输出功率各不相等的信号光的第二合波器(11)，所述连续泵浦激光器(4 )通过第五光纤(12)与所述第二合波器(11)的输入端相接，所述第二合波器(11)的输出端通过用于对所述第二合波器(11)输出的功率各不相等的信号光进行增益补偿的第二段第三光纤(13)连接有用于输出光功率值相等的转换信号光的第二分波器(14)，多个所述探测光激光器(3)的中心波长各不相同且多个所述探测光激光器(3)中任意一个的中心波长Xi均大于所述信号光发生器(I)的中心波长^和所述连续泵浦激光器(4)的中心波长\ p,且^了的取值范围为400CHT1 450011'^~的取值范...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军华，李栋，赵云，左旭，袁心易，冷斌，侯斌，侯雪梅，巩明辉，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：实用新型
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