基于級聯(lián)二階非線性效應(yīng)雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器特性研究.pdf

1、全光網(wǎng)絡(luò)是未來光通信的重要發(fā)展方向，全光波長轉(zhuǎn)換器是光纖通信中的關(guān)鍵器件之一。采用準(zhǔn)相位匹配周期極化鋰酸鈮波導(dǎo)的基于級聯(lián)二階非線性效應(yīng)全光波長轉(zhuǎn)換器由于其獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用前景，已成為國內(nèi)外研究的一個熱點。高轉(zhuǎn)換效率、大轉(zhuǎn)換帶寬、無頻率串?dāng)_的多通道可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換是實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前，已有的基于級聯(lián)二階非線性效應(yīng)全光波長轉(zhuǎn)換器均難以解決這一關(guān)鍵技術(shù)。為此，本論文致力于基于級聯(lián)二階非線性效應(yīng)雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和特性研究，

2、以期在有效解決多通道可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換時存在頻率串?dāng)_問題的同時，獲得相對更高轉(zhuǎn)換效率和(或)更大轉(zhuǎn)換帶寬的方法和措施。
　　 本論文主要研究工作體現(xiàn)在：
　　 對單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了深入的理論分析和數(shù)值模擬；研究了其總轉(zhuǎn)換效率與單次轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系；并與已有單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器實驗結(jié)果作對比，研究了獲得更高轉(zhuǎn)換效率、更大轉(zhuǎn)換帶寬的方法，同時探討了影響其總轉(zhuǎn)換效率的各種因素，如波導(dǎo)長度、

3、光功率、轉(zhuǎn)換帶寬和脈沖寬度等。
　　 對單通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理和轉(zhuǎn)換特點進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和數(shù)值模擬；探討了影響其總轉(zhuǎn)換效率的各種因素，如波導(dǎo)長度、光功率、轉(zhuǎn)換帶寬和脈沖寬度等；并且與已有單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器實驗結(jié)果作對比，明確指出了其在轉(zhuǎn)換效率、轉(zhuǎn)換帶寬以及轉(zhuǎn)換頻差方面具有的特點和優(yōu)勢。
　　 對雙通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器與雙通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器

4、進(jìn)行了初步探討：詳細(xì)介紹了二者的轉(zhuǎn)換原理、轉(zhuǎn)換特點以及轉(zhuǎn)換可行性；預(yù)測了二者的轉(zhuǎn)換性能；確切指出了雙通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器是一種最佳結(jié)構(gòu)，相對于其它三種雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換效率和轉(zhuǎn)換頻差方面具有優(yōu)越性。
　　 本論文主要創(chuàng)新之處有：
　　 通過對單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器特性研究，得出重要結(jié)論：雖然其轉(zhuǎn)換頻差為固定值，不會引起單轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器中存在的光波串?dāng)_和重疊，但是其泵浦光的轉(zhuǎn)換帶

5、寬極窄，要想通過泵浦光獲得多通道可調(diào)諧的波長轉(zhuǎn)換，周期極化鋰酸鈮波導(dǎo)需要采用周期調(diào)制二階非線性光柵，因此其結(jié)構(gòu)模型不是一種理想的形式。
　　 提出并建立了新型單通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)模型，并通過對其特性研究，得出重要結(jié)論：單獨調(diào)節(jié)單次轉(zhuǎn)換的一個泵浦光波長或同時調(diào)節(jié)兩次轉(zhuǎn)換的兩個泵浦光波長時，泵浦光帶寬仍然極窄，但該帶寬是單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器相應(yīng)帶寬的兩倍；同時調(diào)節(jié)單次轉(zhuǎn)換的兩個泵浦光波長或同時

6、調(diào)節(jié)兩次轉(zhuǎn)換的三個泵浦光波長時，可獲得很大的泵浦光帶寬，此時，周期極化鋰酸鈮波導(dǎo)不需采用周期調(diào)制二階非線性光柵就可獲得多通道可調(diào)諧的波長轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換頻差不但是固定值，而且是單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器相應(yīng)頻差的一半，所以，在相同轉(zhuǎn)換帶寬條件下可以獲得更多通道的波長轉(zhuǎn)換。因此，該轉(zhuǎn)換器的性能優(yōu)于單通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器。
　　 提出并建立了新型雙通構(gòu)級聯(lián)倍頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器與雙通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全

7、光波長轉(zhuǎn)換器兩種結(jié)構(gòu)模型，通過對二者特性研究，得出重要結(jié)論：相對于單通構(gòu)級聯(lián)二階非線性效應(yīng)雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器，除保留相應(yīng)轉(zhuǎn)換帶寬和轉(zhuǎn)換頻差方面優(yōu)點外，相關(guān)參數(shù)相同時，轉(zhuǎn)換效率均會得到一定程度的提高；在滿足一定泵浦光功率條件下，雙通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率會獲得最大值，因此其將是一種理想的全光波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)形式。
　　 綜上所述，本文研究結(jié)果為以后對雙通構(gòu)級聯(lián)和頻差頻雙轉(zhuǎn)換全光波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行進(jìn)一步理論研究和實際