基于铌酸锂的高效偏振无关性波长转换器研究

论文摘要

全光波长转换器是未来DWDM网络的关键性器件,在多种机制的波长转换器中,准相位匹配铌酸锂波长转换器（QPM-LN）具有对信号速率和调制格式完全透明、多波长同时转换能力和镜像波长变换特性、噪声指数极低、可转换波长范围宽等许多独特优点,特别适合于未来的全光DWDM网络,具有良好的理论和实用前景。长久以来,转换效率低是很大一个导致全光波长转换器无法满足光通信系统实际应用的问题之一,偏振敏感性也是波长转换器实际应用中必须解决的问题。本文对铌酸锂脊波导高效、偏振无光型波长转换器进行了较为深入的研究。首先由马卡梯里近似法和有效折射率法得出了波导截止条件。然后将有限差分光束传输法（FD-BPM）引入到铌酸锂脊形光波导的设计中,首次给出了采用FD-BPM法进行铌酸锂脊形波导设计的详细过程,采用三维FD-BPM求解光场分布,得到了可以同时传输TE、TM单模的波导结构参数,为实现偏振无关性奠定了基础。最后,在这种能同时传输TE和TM模的波导结构的基础上,我们提出了一种新颖的高效、偏振无关的波长转换器实现方案,采用重复利用和频光、倍频光的方法显著提高了转换效率,利用设计得出的波导结构分别进行TE、TM模的波长转换,实现了偏振无关,模拟得到了集高效性和偏振无关性于一身的波长转换器。详细阐述了基于差频、级联和频与差频、级联倍频与差频波长转换器实现偏振无关的过程,并得出模拟结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 波长变换方案
• 1.3 基于PPLN 的全光波长转换器国内外研究现状
• 1.4 论文主要工作
• 2 偏振无关性脊形PPLN 波导设计
• 2.1 矩形波导理论分析
• 2.2 FD-BPM 法求解波导光场分布
• 2.3 光场分布模拟结果
• 2.4 本章小结
• 3 高效、偏振无关性波长转换器
• 3.1 基本原理
• 3.2 高效、偏振无关直接差频型波长转换器
• 3.3 高效、偏振无关级联和频与差频波长转换器
• 3.4 高效、偏振无关级联倍频与差频波长转换器
• 3.5 模拟结果验证
• 3.6 本章小结
• 4 总结
• 致谢
• 参考文献