专利名称：基于受激拉曼散射的波长转换器及方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，尤其是涉及一种基于受激拉曼散射的波长转换器及方法。
背景技术：
波分复用技术是高速宽带大容量光纤通信技术首选技术。在波分复用通信系统的光交叉连接节点中，当不同光纤中两个相同波长信号进入同一光纤中时，就产生了波长阻塞问题。由于系统各种因素限制，每根光纤可复用的波长数目有限，因此在光交叉节点处必然会出现这种情况。解决这一问题的有效方法就是采用波长转换技术，将其一个信号波长转换到其他波长，从而避免OXC中的波长阻塞。波长转换器件的另一个重要用途就是实现不同光网络之间的波长匹配，可以把不同厂商、不同时代生产的不同波长系列产品统一到同一波长标准上，实现网络间的通信。此外，通过波长转换器，可以增强网络重构、网络管理的灵活性、可靠性，配合波分开关可以实现波长路由等功能。而可调谐全光波长转换器能实现多组不同波长之间的转换，它在全光网中主要有一下优势:(1)可以更有效的重复利用波长，进一步提高波长使用率。(2)可构成动态的波长路由，有利于传输速率的提高。(3)能够减少光网络节点放置波长转换器的数目，有利于降低系统成本。目前实现波长转换主要有两大方法:(1)光/电-电/光法，这种方法技术上比较成熟，工作稳定，已经在光纤通信系统中广泛应用，有成熟的商业产品。但其缺点是装置结构复杂，成本随速率和元件数增加，功耗高、可靠性差，这使它在多波长通道系统中的应用受到限制，而且不具备传输码型和速率的透明性，当系统需要升级时，必须更换设备。(2)全光波长转换法，就是利用某些介质的非线性效应将输入的光信号直接转移到新的波长上，有利于系统升级、扩容。目前全光波长转换器件主要利用的物理效应有:半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制效应、交叉相位调制、四波混频，半导体激光器中的增益饱和效应，半导体材料、铌酸锂晶体、光纤等非线性材料的差频、四波混频效应。但其都存在实施过程复杂，成本较高，转换速度慢，待转换波长有限等缺点，并且网络节点需要对多个波长信道进行波长变换时，要同时设置多个波长转换器，成本大大增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、实现方便、自发噪声低、具有严格的传输透明性的基于受激拉曼散射的波长转换器。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:包括用于输出信号光的第一激光器和用于输出连续探测光的第二激光器，以及用于对经放大后的信号光与连续探测光进行耦合的合波器和用于滤出波长转换后的探测光的光滤波器，所述第一激光器上电连接有用于对第一激光器输出光的振幅和相位进行调制的调制器，所述第一激光器的输出端通过第一光纤连接有用于对第一激光器输出的信号光进行功率放大并形成泵浦信号光的掺铒光纤放大器，所述掺铒光纤放大器的输出端通过第一光纤与所述合波器的第一输入端连接，所述第二激光器的输出端通过第二光纤与所述合波器的第二输入端连接，所述合波器的输出端通过用于通过受激拉曼散射放大过程来进行波长转换的第三光纤与光滤波器连接，所述第二激光器的中心波长λ i大于所述第一激光器的中心波长X1，所述光滤波器的中心波长等于所述第二激光器的中心波长λ i。
上述的基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:所述第二激光器的中心波长λ 1与所述第一激光器的中心波长X1满足频移计算公式Λ^α/λο—α/λ^，其中，Λ V为频移量且Λ V的取值范围为200cm-1 δΟΟαιΓ1。上述的基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:所述第三光纤为高非线性光纤，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内非线性系数范围为lOW—iknT1 37W—1 km—1，所述高非线性光纤在波长1550n m处的非线性系数为36.。胃—1! —1，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内色散值范围为O 0.6ps/ (nm ^km)，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内色散斜率范围为-0.2 0.2。上述的基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:所述第二激光器为可调谐激光器，所述光滤波器为可调谐光滤波器，所述第二激光器的调谐范围与所述光滤波器的调谐范围相同。本发明还提供了一种转换速率高、转换带宽宽、输出信号消光比好、可以实现跨波段转换的基于受激拉曼散射的波长转换方法，其特征在于该方法包括以下步骤:步骤一、首先选择中心波长为λ i的第一激光器，然后通过调制器对第一激光器输出光的振幅和相位进行调制，使第一激光器输出信号光并经过第一光纤传输给掺铒光纤放大器；步骤二、通过掺铒光纤放大器对第一激光器输出的信号光进行功率放大形成泵浦信号光，使得所述泵浦信号光的功率达到或超过受激拉曼散射效应的阈值，并将所述泵浦信号光通过第一光纤传输给合波器；步骤三、根据频移计算公式Λνζα/λΟ—α/λΟ选择中心波长为Ai的第二激光器，第二激光器输出连续探测光并经过第二光纤传输给合波器；其中，Λν为频移量且Δ V的取值范围为200cm 1 500cm 1 ；步骤四、通过合波器将第一光纤传输的所述泵浦信号光和第二光纤传输的连续探测光耦合输入到第三光纤中；步骤五、第三光纤根据公式
权利要求
1.一种基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:包括用于输出信号光的第一激光器(2)和用于输出连续探测光的第二激光器(4)，以及用于对经放大后的信号光与连续探测光进行耦合的合波器(5)和用于滤出波长转换后的探测光的光滤波器(7)，所述第一激光器(2)上电连接有用于对第一激光器(2)输出光的振幅和相位进行调制的调制器(1)，所述第一激光器(2)的输出端通过第一光纤(8)连接有用于对第一激光器(2)输出的信号光进行功率放大并形成泵浦信号光的掺铒光纤放大器(3),所述掺铒光纤放大器(3)的输出端通过第一光纤(8)与所述合波器(5)的第一输入端连接,所述第二激光器(4)的输出端通过第二光纤(9 )与所述合波器(5 )的第二输入端连接，所述合波器(5 )的输出端通过用于通过受激拉曼散射放大过程来进行波长转换的第三光纤(6)与光滤波器(7)连接，所述第二激光器(4)的中心波长Xi大于所述第一激光器(2)的中心波长A1，所述光滤波器(7)的中心波长等于所述第二激光器(4)的中心波长λ”
2.按照权利要求1所述的基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:所述第二激光器(4)的中心波长Xi与所述第一激光器(2)的中心波长X1满足频移计算公式Λν=(1/λ^—α/λ)，其中，Λν为频移量Λν的取值范围为200cm—1 500cm—1。
3.按照权利要求1所述的基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:所述第三光纤(6)为高非线性光纤，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内非线性系数范围为lOW^knT1 STWlnr1，所述高非线性光纤在波长1550n m处的非线性系数为36.，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内色散值范围为O 0.6ps/(nm.km)，所述高非线性光纤在1370nm 1700nm的波长范围内色散斜率范围为-0.2 0.2。
4.按照权利要求1所述的基于受激拉曼散射的波长转换器，其特征在于:所述第二激光器(4)为可调谐激光器，所述光滤波器(7)为可调谐光滤波器，所述第二激光器(4)的调谐范围与所述光滤波器(7)的调谐范围相同。
5.一种利用如权利要求1所述波长转换器的基于受激拉曼散射的波长转换方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 步骤一、首先选择中心波长为X1的第一激光器(2)，然后通过调制器(I)对第一激光器(2)输出光的振幅和相位进行调制,使第一激光器(2)输出信号光并经过第一光纤(8)传输给掺铒光纤放大器(3 ); 步骤二、通过掺铒光纤放大器(3)对第一激光器(2)输出的信号光进行功率放大形成泵浦信号光，使得所述泵浦信号光的功率达到或超过受激拉曼散射效应的阈值，并将所述泵浦信号光通过第一光纤(8)传输给合波器(5)； 步骤三、根据频移计算公式Av=(Iz^1)-(VAi)选择中心波长为Ai的第二激光器(4)，第二激光器(4)输出连续探测光并经过第二光纤(9)传输给合波器(5);其中，频移量且Λ V的取值范围为200cm—1 500CHT1 ； 步骤四、通过合波器(5)将第一光纤(8)传输的所述泵浦信号光和第二光纤(9)传输的连续探测光耦合输入到第三光纤(6)中； 步骤五、第三光纤(6)根据公式
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于:所述(v1-vi)的取值为440cm
全文摘要
本发明公开了一种基于受激拉曼散射的波长转换器及方法，其转换器包括第一激光器、第二激光器、合波器和光滤波器，第一激光器上接有调制器，第一激光器通过第一光纤接有掺铒光纤放大器，掺铒光纤放大器通过第一光纤与合波器连接，第二激光器通过第二光纤与合波器连接，合波器通过第三光纤与光滤波器连接；其方法包括步骤一、选择第一激光器；二、对第一激光器输出的信号光放大形成泵浦信号光；三、选择第二激光器输出连续探测光；四、合波器将泵浦信号光和连续探测光耦合到第三光纤中；五、第三光纤通过受激拉曼散射放大进行波长转换；六、光滤波器滤出探测光。本发明波长转换速率高，调谐带宽宽，能够透明波长转换以及跨波段和可调谐波长转换。
文档编号H01S3/108GK103166101SQ201310045679
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者徐军华, 赵云, 李 瑞, 李栋, 冷斌, 左旭, 袁心易, 侯雪梅, 巩明辉 申请人:西安邮电大学