基于非线性光纤四波混频的全光波长转换

论文摘要

全光波长转换技术由于其重要的应用价值而受到广泛关注,成为光通信领域研究领域的热点。在众多实现全光波长转换器的方案中,基于光纤四波混频(FWM: Four Wave Mixing)的波长转换技术以其优异的性能和良好的发展潜力,成为一种理想的波长转换方案。随着四波混频的理论研究、实验技术不断的深入和完善,基于光纤FWM的波长转换器将会在未来光纤通信等系统中发挥重要作用。本文围绕基于光纤FWM的全光波长转换器的设计展开了理论与实验研究,具体研究成果和内容如下:(1)我们进行了单波泵浦可调谐波长转换器的优化设计。我们通过对相位匹配条件和波长转换公式的分析并通过调整各项外生和内生参数(例如信号波长,泵浦功率以及光纤本身的参数等),提高全光波长转换器的性能(包括提高波长转换效率和四波混频发生的可调谐频带宽,减小增益起伏)。我们同时构建了基于单波泵浦的实验系统,并得到相应的实验结果。(2)研究了光纤中受激布里渊散射(SBS: Stimulated Brillouin Scattering)产生的原因,比较几种抑制SBS的方法,在实验中我们利用泵浦源啁啾方法大大改善了波长转换效率。本课题希望能够对全光波长转换技术发展以及其在全光网络中的应用做出贡献。

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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 项目背景

1.1.1 现代光通信系统与波长转换技术

1.1.2 几种主要的全光波长转换技术

1.2 基于光纤四波混频的全光波长转换

1.2.1 基于不同光纤介质的全光波长转换

1.2.2 利用光纤实现四波混频的方法分类

1.3 本论文内容与安排

2 基于非线性光纤的四波混频理论基础

2.1 非线性光学基本理论概述

2.2 四波混频理论基础

2.3 光纤中的四波混频理论基础

2.3.1 概述

2.3.2 简并光纤四波混频原理

2.3.3 非简并光纤四波混频基本原理

2.4 本章小结

3 单波泵浦可调谐波长转换器的优化设计

3.1 相位匹配条件和波长转换效率公式分析

3.2 优化设计与仿真

3.2.1 信号频率对波长转换性能的影响

3.2.2 泵浦功率对波长转换性能的影响

3.2.3 光纤参数对波长转换性能的影响

3.3 实验系统的构建与结果

3.4 本章小结

4 泵浦源的优化设计

4.1 受激布里渊散射（SBS）的抑制

4.2 半导体激光器驱动电源设计

4.3 半导体激光器温度控制系统

4.4 本章小结

5 总结和展望

致谢

参考文献

附录A 耦合振幅方程的近似解

附录B 波长转换效率推导

附录C 基于单波泵浦方案的基本仿真程序（使用MATLAB 语言）

基于非线性光纤四波混频的全光波长转换

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