适用于PolSK调制格式的基于SOA的双泵浦FWM型全光波长转换器的研究

论文摘要

全光波长转换器可以使波分复用(WDM)系统消除波长竞争,组网灵活可靠,是自动交换光网络(ASON)中的重要光电子器件,对今后全光网络的发展起关键性作用。全光波长转换器的实现方案有很多,基于半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)型波长转换器由于具有对调制格式、调制速率严格透明等优点,因此受到了广泛的关注。目前,全光波长转换器的研究主要集中在二进制振幅键控(OOK)和差分移相键控(DPSK)信号调制格式,对于偏振移位键控(PolSK)信号调制格式全光波长转换的研究很少。本文基于SOA的双泵浦FWM效应,提出了适用于PolSK调制格式全光波长转换方案。这种波长转换方案具有转换效率高、消光比高和波长转换范围大等优点。我们对适用于PolSK调制格式的双泵浦FWM型全光波长转换器做了深入的理论研究,具体内容如下:1)阐述了研究全光波长转换器的重要意义,概括了波长转换器的种类和发展状况。2)分析了SOA中的多种非线性效应,特别是三阶非线性效应,推导了SOA中最基本的光场传输方程和载流子速率方程。3)利用SOA中的双泵浦FWM效应,提出了一种适用于PolSK调制格式的全光波长转换器方案,本方案可以提高波长转换效率,改善消光比,增大波长转换范围。4)建立了基于SOA的双泵浦FWM型全光波长转换器完整的宽带理论模型。在宽带理论模型中,考虑了SOA的材料增益谱、光场纵向空间分布、载流子空间分布和宽带ASE谱等。宽带理论模型为这种双泵浦FWM型波长转换器性能的研究提供了理论基础。5)利用建立的基于SOA的双泵浦FWM型全光波长转换器宽带理论模型,通过MATLAB软件进行数值模拟的方式,对这种波长转换器的转换效率和消光比特性进行了深入的研究,分析了转换效率、输出消光比特性和输入泵浦光功率、信号光功率、输入泵浦光波长、信号光波长之间的关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究全光波长转换器的目的和意义
• 1.3 全光波长转换器的分类以及研究概况
• 1.3.1 基于SOA 的XGM 型波长转换器
• 1.3.2 基于SOA 的XPM 型波长转换器
• 1.3.3 基于SOA 的CPM 型波长转换器
• 1.3.4 基于SOA 的FWM 型波长转换器
• 1.3.5 其它类型的全光波长转换器
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 半导体光放大器的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 SOA 中非线性效应
• 2.3 SOA 中的行波速率基本方程
• 2.3.1 SOA 中的光场传输方程
• 2.3.2 SOA 中的载流子速率方程
• 2.4 本章小结
• 第三章 适用于POLSK 调制格式的双泵浦FWM 型全光波长转换器的理论模型
• 3.1 引言
• 3.2 PolSK 调制格式
• 3.3 基于SOA 的双泵浦FWM 型波长转换器工作原理
• 3.4 宽带理论模型
• 3.4.1 增益模型
• 3.4.2 波长转换器的光传输方程
• 3.4.3 放大自发辐射（ASE）噪声
• 3.4.4 SOA 中的载流子速率方程
• 3.5 本章小结
• 第四章 适用于POLSK 调制格式的双泵浦FWM 型全光波长转换器的性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 模拟结果
• 4.3 输出特性研究
• 4.4 总结
• 第五章 研究总结与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读学位期间发表的学术论文
• 附录1 论文计算中所用参数值
• 附录2 注释表