专利名称：：一种超快的光学偏振扰偏器的制作方法
技术领域：
：本发明属于光纤通信和光学工程领域。技术背景在高速长距离光纤通信系统中，由光的偏振所引起的偏振相关损害越来越不可忽视，例如光纤中的偏振模色散、无源光器件中的偏振相关损耗、光放大器中的偏振相关增益等近年来得到了广泛的关注。为消除偏振相关损害，使用扰偏器已被证实是一个有效手段(E.Lichtman，"Limitationsimposedbypolarization-dependentgainandlossonall-opticalultralongcommunicationsystems,，，J.LightwaveTechnol.13,906-913(1995))。扰偏器的工作原理，就是将通过扰偏器的偏振光，以较高的速度不断改变其偏振态，从而在总体时间段里，其综合效果失去了偏振特性。在某一个瞬间它还是一个偏振光，但从平均时间上看，它就是一个非偏振光。通常的扰偏器由LiNb03波导(H.FredandW.S.Robert,"High-SpeedPolarizationScramblerwithAdjustablePhaseChirp,，,J".Sel.TopicsQuantumElectron,2,311-318(1996))或多个波片(张璐，胡强高，许远忠，刘文，罗勇，肖远.光时域退偏器中国专利，200420057805.1.2006-03-22)组成，利用电光效应或机械转动的方法实现对偏振光的扰偏，但不同程度的存在响应速度慢等缺点。
发明内容本发明的目的是针对现有扰偏技术扰偏速度慢的缺点，提供一种超快的光学偏振扰偏器。本发明的技术方案如下一种超快的光学偏振扰偏器，含有泵浦光源，耦合器，高非线性光纤，可调谐带通滤波器以及信号光源，其特征在于所述的泵浦光源采用非偏振、非相干的泵浦光源，从非偏振、非相干的泵浦光源发出的非偏振、非相干泵浦光与偏振的信号光经耦合器，共同注入高非线性光纤，通过四波混频过程产生非偏振的闲频光，实现对偏振信号的高速扰偏，非偏振的闲频光经由可调谐带通滤波器滤出。本发明的另一技术特征是所采用的高非线性光纤的零色散波长位于信号光波长附近，二者差值通常不超过i50nm。本发明的又一特征在于是非偏振、非相干的泵浦光源釆用宽谱放大自发辐射光源；所述的宽谱放大自发辐射光源的光谱宽度应覆盖所述高非线性光纤的零色散波长，在该光源和耦合器之间设有第二个可调谐带通滤波器，该滤波器的滤波窗口应调至高非线性光纤的零色散波长附近，二者差值通常不超过i5nm。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果此技术的关键在于利用偏振的信号光与非偏振的泵浦光之间发生四波混频效应，产生偏振态随机分布的闲频光。理论仿真表明对任意给定的偏振态的信号，可以产生偏振态随机分布的闲频光，其偏振态几乎可以均匀覆盖邦加球。初步实验结果表明，偏振的信号光与非偏振的泵浦光作用可以有效地产生闲频光。本发明无电控或机械转动部件，扰偏速度快，其扰偏速度决定于光纤中的非线性四波混频过程，可达飞秒量级。图1为本发明提供的超快光学偏振扰偏器实施例的结构示意图。图2为本发明实施例的一个典型的光谱。波长转换效率随信号光偏振态的变化情况。图3为本发明实施例的闲频光生成效率随信号光波长的变化。图4为本发明实施例的泵浦光的偏振态在邦加球上的分布图5为理论计算获得的闲频光的偏振态在邦加球上的分布。图中l一泵浦光源；2—第二个可调谐带通滤波器；3—耦合器；4一高非线性光纤；5一第一个可调谐带通滤波器；6—信号光源；具体实施方式下面结合附图对本发明的结构、原理作进一步的说明。本发明提供的超快光学偏振扰偏器含有泵浦光源l，耦合器3，高非线性光纤4，第一个可调谐带通滤波器5以及信号光源6，所述的泵浦光源采用非偏振、非相干的泵浦光源；从非偏振、非相干的泵浦光源发出的非偏振、非相干泵浦光与信号光经耦合器，共同注入高非线性光纤，通过四波混频过程产生非偏振的闲频光，实现对偏振信号的高速扰偏，非偏振的闲频光经由可调谐带通滤波器滤出。图1为本发明提供的超快光学偏振扰偏器具体实施例的结构示意图。本实施例的信号光源6由一个波长可调的连续激光器提供，其输出信号主要为C波段(1530nm1560nm)。高非线性光纤4由OFS公司提供，其零色散波长为1543nm，与信号光波长的距离在士50nm范围内。高非线性光纤的色散斜率较低，为0.019ps/km/nm2，非线性系数为10W—ikm—、非偏振、非相干的泵浦光源可采用宽谱自发放大辐射光源，其波长宽度应覆盖高非线性光纤的零色散波长。本实施例采用Opticwave公司生产的"BLS-C"型号宽谱自发放大辐射光源，带宽1535nm1565nm。在宽谱自发放大辐射光源和耦合器3之间设有第二个可调谐带通滤波器2，带宽0.8nm。泵浦波长位于高非线性光纤的零色散波长附近，在本实施例中滤波窗口中心被调在1545.04nm处，距离高非线性光纤的零色散波长2nm。采用不同色散斜率的高非线性光纤，泵浦波长与其零色散波长的距离可有所不同。但通常不超过士5nm。宽谱自发放大辐射光源发出的非相干、非偏振光经第二个可调谐带通滤波器2后，作为泵浦光，泵浦光与信号光源6发出的信号光经耦合器3耦合后，共同注入高非线性光纤4，在高非线性光纤4中通过四波混频过程，产生非偏振的闲频光，实现高速扰偏。闲频光经由第一个可调谐带通滤波器5滤出。所述的信号光源6采用一个连续可调谐激光器。实验中，泵浦光功率固定在6.8dBm，信号光波长自1548nm调至1556nm，间隔lnm，在光谱仪上很明显地观察到了闲频光的产生。一个典型的光谱如图2所示，闲频光相对入射信号光的转换效率随波长的变化如图3所示。信号光与泵浦光发生的四波混频过程，可以用下面一组耦合波方程描述气/&=z.a《+/K214i2《+i《i2《+)/3(1)气'/&=/&《+i4i24+i4卩4,+)/3(2)/血=,a《+!>[21^i2夂+2(|《i2夂+《^;^)+2(i《卩4+/3(3)d《/&=^入+亇[2i4i2《+2(1《i2a+)+2(1《i2《+《'《4)]/3(4)+M2("+")《+(《2+《)《]/3/血=wa+'y[21^卩4+2(1《i24,+《4'4v)+2(1《l24+4*4^)]/3+'y[2(《'《+Ck,+(V+《2)《']/3气/血=，,>+^[214124>+2(14,124v+仏乂)+2(14"+《'4>A)]/3(6)",[2("+(《2+《X]/3其中，(《,《f、(4，《f和(4,，4,f分别是泵浦光、信号光和闲频光的琼斯矢量，Pp、Ps和f3i分别是它们的传播常数，Y为光纤的非线性系数。对于某一固定偏振态的信号光，当其与不同偏振态的泵浦光发生四波混频后，所生成的闲频光也具有不同的偏振态。若泵浦光的偏振态随机高速变化，则生成的闲频光的偏振态也将随机高速变化，从而实现了高速的扰偏功能。将实例中的泵浦、信号和光纤参数代入方程(1)(6)，泵浦光的偏振态分布如图4所示，生成的闲频光的偏振态如图5所示。可见，闲频光的斯托克斯矢量几乎可以均匀覆盖邦加球。泵浦光作为由宽谱放大自发辐射光源经窄带滤波器后提供的非偏振光，其偏振态的随机变化可视为"瞬时"，因此本发明所提供的扰偏器其扰偏速度决定于光纤中四波混频过程的响应时间，约为飞秒量级，该速度大大高于传统的扰偏器。权利要求1.一种超快的光学偏振扰偏器，其特征在于含有泵浦光源(1)，耦合器(3)，高非线性光纤(4)、第一个可调谐带通滤波器(5)以及信号光源(6)，所述的泵浦光源采用非偏振、非相干的泵浦光源，从非偏振、非相干的泵浦光源发出的非偏振、非相干泵浦光与偏振的信号光经耦合器，共同注入高非线性光纤，通过四波混频过程生成非偏振的闲频光，实现对偏振信号的高速扰偏，非偏振的闲频光经由可调谐带通滤波器滤出。2.按照权利要求1所述的超快光学偏振扰偏器，其特征在于高非线性光纤的零色散波长位于信号光波长附近，不超过i50nm。3.按照权利要求1所述的超快光学偏振扰偏器，其特征在于非偏振、非相干的泵浦光源采用宽谱放大自发辐射光源。4.按照权利要求3所述的超快光学偏振扰偏器，其特征在于所述的宽谱放大自发辐射光源的光谱宽度应覆盖所述高非线性光纤的零色散波长，在该光源和耦合器之间设有第二个可调谐带通滤波器(2)，该滤波器的滤波窗口应调至高非线性光纤的零色散波长附近，二者差值不超过i5nm。全文摘要一种超快的光学偏振扰偏器，属于光纤通信和光学工程领域。通常的光学偏振扰偏器由LiNbO<sub>3</sub>波导或多个波片组成，利用电光效应或机械转动的方法实现对偏振光的扰偏，具有扰偏速度慢的缺点。本发明提出利用非线性四波混频效应，实现一种超快的光学偏振扰偏技术。此技术的关键在于利用偏振的信号光与非偏振的泵浦光之间发生四波混频效应，产生偏振态随机分布的闲频光。理论仿真表明对任意给定的偏振信号，可以产生偏振态随机分布的闲频光，其偏振态几乎可以均匀覆盖邦加球。初步实验结果表明，偏振的信号光与非偏振的泵浦光作用可以有效地产生闲频光。此扰偏器的扰偏速度决定于光纤中的非线性四波混频过程，可达飞秒量级。文档编号G02F1/35GK101231442SQ200810055900公开日2008年7月30日申请日期2008年1月11日优先权日2008年1月11日发明者杨昌喜,雨田申请人:清华大学