基于高非线性光子晶体光纤交叉相位调制的波长转换

摘要

波长转换是波分复用的关键技术。基于高非线性低损耗低色散光子晶体光纤交叉相位调制实现波长转换的技术，结构简单而且转换波长范围大，转换效率高，在全光网领域具有重大的研究和应用价值。
　　本文设计了一种高非线性的光子晶体光纤结构，研究了光子晶体光纤内层和外层空气孔的直径及空气孔的层数对非线性系数、损耗和色散的影响。当孔间距为Λ=0.9μm，第一层空气孔的直径为d1=0.2μm，第二、三层的空气孔直径为d2=0.5μm，第四到第八层空气孔直径为d3=0.8μm的时候，非线性系数为24.98W-1?km-1，损耗为4.9*10-6db/km，色散绝对值低于1ps/km/nm。
　　提出了基于高非线性低损耗低色散光子晶体光纤交叉相位调制波长转换的方案，当光子晶体光纤的非线性系数为24.98W-1?km-1，损耗为4.9*10-6db/km，泵浦光波长为1555nm，功率为0dbm，信号光波长为1545nm，功率为10dbm，滤波器中心波长为1555.1nm，带宽为0.1nm时，输出转换波信噪比为56.22db，转换功率为-11db。
　　研究了光子晶体结构参量对波长转换的影响，发现减小第一层空气孔直径，可以提高波长转换效率；选择合适的光纤长度能得到较高的波长转换效率和信噪比。同时研究了泵浦光波长、泵浦光功率以及信号光功率对波长转换的影响，研究结果表明泵浦光在1505nm-1595nm范围内均可实现波长转换；泵浦波长在1555nm处时，转换效率最佳；在一定泵浦功率范围内，波长转换效率和信噪比随泵浦光和信号光功率的增加而增加。研究结果对基于光子晶体光纤的波长转换有一定的指导意义。

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第一章 绪论

1.1研究波长转换的意义

1.2波长转换技术的主要分类及研究概况

1.3光子晶体光纤（PCF）

1.4本文主要工作

第二章 光纤中的交叉相位调制效应理论

2.1引言

2.2非线性光学的物理基础

2.3交叉相位调制

2.4交叉相位调制(XPM)产生波长转换的原理

第三章 高非线性光子晶体光纤的设计和性能分析

3.1引言

3.2光子晶体光纤的数值计算方法

3.3计算模型

3.4高非线性低损耗光子晶体光纤设计结果

3.5高非线性低损耗低色散光子晶体光纤设计过程

3.6本章总结

第四章 基于高非线性低损耗低色散PCF波长转换仿真研究

4.1引言

4.2基于高非线性低损耗低色散光子晶体光纤交叉相位调制的波长转换仿真

4.3波长转换仿真结果及讨论

4.4本章总结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢