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目前实现全光波长转换主要有两种技术,一是基于光混频的波长转换,二是基于半导体光放大器(SOA)的波长转换,这两种技术均诞生于十年前。前者利用非线性介质实现波长转换,具有低噪声、高速率、低损耗等优点,但要求介质具有较高的非线性,并且器件体积较为庞大。相比之下,基于SOA的波长转换器结构紧凑、易于集成,但噪声较大,并且实现高速运行需要特殊设计。而在SOA中实现基于光混频的波长转换,可以将这两种技术有机地结合起来。
全光波长转换举例
最近,荷兰爱因霍芬科技大学的研究人员YongLiu和他的同事利用一个SOA、一个光纤光栅和两个级联光学带通滤波器实现了速率达320Gbit/s的波长转换。输入信号光的平均功率约为4mW,可调谐包括接收机和发射机,但技术上的长足的进步,已经使光-电-光不但比复杂的全光波长转换器具有价格优势,而且更加简捷、直观。
但对于40Gbit/s的速率,光子技术无疑是电子技术最强有力的竞争对手,对于更高速率的光网络,市场开始青睐于光子技术。美国南加州大学的AlanWillner表示:“对于100Gbit/s甚至速率更高的网络而言,利用电子技术实现波长转换将变得相当困难。”全光波长转换则意味着高速率,目前实验室中的全光波长转换速率已经达到了惊人的320Gbit/s。
全光波长转换技术的速率需求
全光波长转换的四种主要机制包括非线性材料中的参量转换、SOA中的参量混频、SOA中的交叉增益调制和交叉相位调制。
参量波长转换利用强泵浦光与输入信号光产生新的波长。在四波混频中,两个泵浦光子湮灭,同时产生一个信号光子和一个闲频光子。三波混频则以差频方式产生一个新的波长,然后通过滤波器提取出新的波长(见图)。
图提取出新的波长
四波混频波长转换器利用输入信号光和连续的泵浦光,通过非线性效应将信号转换到新的波长,然后利用滤波器将泵浦光和输入信号光滤掉,从而实现波长转换。
全光波长转换技术的基本原理
目前,实验室中的高速波长转换技术离实用化还相距甚远。贝尔实验室将波长转换器和激光器集成在一起,可根据特定需求切换到不同的输出波长,但转换速率只有40Gbit/s。对于下一代光网络而言,集成性和可调谐性是两个至关重要的指标。但对于高速运行而言,目前仍然需要在这两者中加以权衡。
全光波长转换器走向实用化还存在许多挑战。对于下一代高容量光网络,波长转换将是光交换的一部分,基于波混频的全光波长转换在下一代光网络中具有较大的优势,因为它能够实现完全透明的波长转换,这对于高级光交换至关重要。在这些波长转换技术中,最终谁将胜出,在一定程度上也取决于网络的体系结构。
波长转换器件的应用不只局限于光网络。从更广的视角看,波长转换器相当于一个信号处理器,能够输入、输出和加载控制信号,就如同真空管时代的,因此波长转换器将具有更广阔的应用空间。
关于全光波转换技术,电子元器件资料就介绍完了,您有什么想法可以联系小编。