适用于多种调制格式的FWM型超快全光波长转换器的研究

摘要

全光波长转换器在光纤通信中有着广泛的应用，尤其在基于波分复用的全光网络中将发挥关键性的作用，全光波长转换器可以提高子网间的互联性，解决波长竞争，消除阻塞，提供虚波长路由，从而使波分复用系统的管理更为灵活、合理、可靠。本文基于半导体光放大器(SOA)中四波混频(FWM)效应，提出了适用于多种调制格式的超快全光波长转换器。该全光波长转换器不仅能对传统的二进制振幅键控(OOK)调制格式信号进行波长转换，还能对偏振移位键控(PolSK)调制格式信号和差分移相键控(DPSK)调制格式信号进行波长转换。由于辅助光的注入可以加快SOA载流子恢复，缩短增益恢复时间，提高SOA器件响应速度，从而提高波长转换效率。本文对这种适用于多种调制格式的超快全光波长转换器做了深入的理论研究，具体内容如下：
　　 1)分析了进行波长转换技术研究的重要意义，较为全面地概述了波长转换器的种类和发展状况。
　　 2)对SOA的理论基础进行了研究。推导了SOA中最基本的光场传输方程和载流子速率方程，讨论了SOA中的各种非线性效应。
　　 3)利用SOA中的FWM效应，提出了一种适用于多种调制格式信号的全光波长转换器方案。该方案不仅能对传统的OOK调制信号进行波长转换，还能对PolSK调制格式信号和DPSK调制格式信号进行波长转换。而辅助光的注入，可以提高波长转换效率和输出信噪比。
　　 4)利用宽带理论模型，从理论上实现了这种全光波长转换器，并对这种波长转换器进行了仿真研究，深入研究了其转换效率，信噪比、输出消光比特性和输入泵浦光功率、信号光功率、辅助光功率、注入电流之间的关系。比较了输入辅助光前和输入辅助光后，波长转换器的输出性能，结果表明：输入辅助光后，这种波长转换器有了更好的输出性能。