基于SOA中XGM,XPM效应的全光波长变换研究

摘要

全光波长变换是高速、大容量WDM光纤通信系统中实现波长路由的关键技术，它克服了“光-电-光”波长变换的电瓶颈效应，能够有效缓解WDM网络由于波长争用所造成的网络阻塞。同时，在全光3R再生技术中的全光判决部分，全光波长变换也一直是研究的热点。半导体光放大器SOA具有很强的非线性特性，使得其成为在全光波长变换中很受青睐的光器件，使用其进行波长变换具有转换效率高、功耗小等优点。基于SOA的波长变换主要基于交叉增益调制(XGM)，交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)三种原理，本文即针对前两者进行了研究。
　　 本论文的主要工作如下：
　　 (1)理论分析。对于波长变换中的关键器件SOA，论文首先对其进行了理论分析，研究了SOA的非线性效应，对其载流子特性、增益特性、以及传输函数等特性进行了分析。然后对XGM波长变换进行理论分析，推导了信噪比、消光比以及误码率之间的关系，并分别对其进行理论模拟和数值计算分析。再后对XPM进行原理的分析，介绍并分析了基于太赫兹光学非对称解复用器(TOAD)结构的变换。
　　 (2)仿真分析。利用Optisystem软件对基于SOA的XGM和FWM原理的波长变换进行仿真和分析。首先模拟了高斯脉冲和脉冲序列在SOA中的传输，得出了码型效应。然后模拟了XGM的波长变换，分别改变输入控制脉冲功率、连续光功率、SOA偏置电流、线宽增强因子α以及模式限制因子Γ对波长变换输出波形的影响。
　　 (3)实验研究。针对XGM型波长变换，进行40Gbit/s的波长变换：首先分别利用宽带滤波器和窄带滤波器进行变换，得出了利用窄带滤波器能够很好的抑制码型效应的产生；然后分别改变脉冲功率、连续光功率及SOA偏置电流对波长变换主要参数的影响。进行基于XPM的TOAD环波长变换，分别研究了改变非对称偏移量△x、偏振、连续光功率对变换结果的影响。