基于SOA级联滤波器的高速全光波长转换技术的研究

摘要

半导体光放大器（SOA）以其低功耗与高非线性成为实现全光波长转换的关键器件，但由于SOA载流子恢复速度慢，波长转换速率受到码型效应的限制。而通过在SOA输出端级联光学滤波器，可以有效地抑制码型效应的影响，目前据报道已有多种类型的滤波器级联方案实现了高速波长转换。本文对SOA级联非对称马赫泽德干涉仪（AMZI）、高斯滤波器的高速波长转换方案进行了深入的理论分析与实验研究，主要研究内容如下：
　　 (1)总结了基于SOA非线性效应的各种波长转换方案，并简要阐述了各方案的原理，分析比较了各种XPM型波长转换方案的优缺点。
　　 (2)基于SOA的超快响应理论模型，详细分析码型效应对SOA输出探测光增益、相位以及啁啾特性的影响。结合小信号分析模型，阐述了用AMZI或高斯滤波器抑制线性码型效应的原理。接着分析了非线性码型效应对不同滤波器方案转换结果的影响，并提出了相应的解决方案。
　　 (3)在第二章理论分析的基础上，对基于SOA交叉相位调制效应实现波长转换的三个方案：SOA级联AMZI、SOA级联失谐滤波器、SOA级联AMZI与失谐滤波器进行了优化设计，分析了AMZI分光比、相移、延时差，高斯滤波器3dB带宽、失谐量对各方案转换结果的影响。
　　 (4)对基于SOA级联AMZI与蓝移失谐滤波器的波长转换方案进行了实验研究，实现了80Gb/s同向波长转换，并且转换光消光比相对原始信号光得到了改善。
　　 (5)对基于SOA级联AMZI与失谐滤波器以及SOA级联AMZI与AWG的四信道多波长转换方案进行了理论研究，研究了AWG的频谱响应特性，并考察了信道间隔为200GHz的不同速率的多波长转换。