全光波长变换和频率上变换技术的研究

由（ ） 可得第 段 光纤 中 的 四波 混频 光场 分量 为 ： ４式
—
（ 。 Ｅ ｘ一 ａ）二 与 … ｅ（ Ｌ ） Ｅ ｐ ｌ
（ ｐ 一 ）］ Ｄ ［ 一 Ｌ× （１ ｅ ｘ ａ 。
唧（１ １ 一
＝： ＝
小｛ｐ 一一 ）］ｐ 专 ｍ 一ｅ［１ ａ Ｌ 、 １ ｘ．（ 【Ｌ ｉ Ｊｘ 一 ／ 一 （ 也 ｅ一
１
［ ：竺 口 二 ］ 二 （ ＋ 墨］
为第 段 光纤 的相位 匹配． 在
ｍｅ ＬＸ １ ） 耋 ［ｃ ｐ ｍ Ｘ＝ ］（ ， Ｉｐ 一 也 Ｌ ｃ Ｊ ｅ一 ｛ 耋 、 １ 一
其 中 Ａ 为光 纤有效 面 积 、 ａ为光纤 的衰 减系数 、 为第 ｍ 段 光纤 的长度 、 Ｌ
光 纤零色 散波 长附 近相位 失配 可表示 成 ：
＝ 一
ｓ ［ 一 Ｊ ＋ （ 一 Ｊ］ 一 ） ＝ｆ ） 。 （ 。 ） 。 （ ） （ － ｓ，
（） ８
其中，
因此光 纤链路 输 出端 的 四波 混频 光场 为 ：
Ｅ （ － ｃ — …
一
∑ ｅ［１ ａ／ Ｎ ｘ （ － ｐ－ ｍ－ ￣
１ 一１
）
Ｊ
（ ６ ）
收 稿 Ｅ期 ：０ ６ ２ ８ 修 回 日期 ：０ ７ ５ ５ ｔ ２ ０ —１ —２ ； ２ ０ —０ —１ 基金项 目： 山东 省 自然 科 学 基 金 （０ ６ Ｇ２０ ０ ２ ２０Ｇ ２１０）
摘 要 ： 利用推导出的由多段光纤构成的光纤链路中的四波混频效率公式， 找出了其影响全光波长变换的四
波 混 频 效 率 的 因 素 ， 而 利 用 Ｍａｌ 进 ｔ ｂ成 功 模 拟 出 了任 意 多 段 光 纤链 路 的 四波 混 频 效 率 ． 过 调 节 影 响混 频 效 率 的 各 ａ 通 种 参 数 值 ， 到 了获 取 最 佳 混 频 效 率 的 取 值 范 围 ， 一 步可 获得 稳 定 的 波 长 变 换 效 率 ． 找 进

２ Ｊ ｎｓ ｅ ｃｍ Ｓｉ ｃ ｄＴ ｃｎｌ ｙＲ Ｄ Ｉｓｔｔ Ｃｍｐｎ ｉｉ ｄ Ｎ ｊ ｇ １０ ２ Ｃ ｉａ ．ｉ ｇｕＴ ｌ ｏ ｃｅ ｅａ ｅｈｏ ｇ ＆ ｎｔｕ ｏ ａｙＬｍ ｔ ， ａ ｉ ０ １ ， ｈ ） ａ ｅ ｎ ｎ ｏ ｉｅ ｅ ｎ ｎ２ ｎ Ａｂｔ ｃ：ｈ ｃｎｌ ｙｏ ｌ Ｏ ｔ ａ Ｗａｅ ｎｔ ｏｖｎ ｒ Ａ ＷＣ ｓ ｎ ｆｈ ｅ ｃｎｌ ｉ ＷＤ ｙｔ ｓｒ ｔＴ ｅｔ ｈｏｏ ｆ ｌ ｐｉ ｌ ｖｌ ｇ Ｃ ｎｅ ｅ （ Ｏ ）ｉ ｏｅｏ ｔｅｋｙｔ ｈｏ ｇ ｓｉ Ｄ Ｍ ｓｓ ｍ．Ｉｃｎ ａ ｅ ｇ Ａ ｃ ｅ ｈ ｅ ｏｅ ｎ ｅ ｔ ａ
ａｓ ａｉｆ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ｔ ｒ ｙ ａ ｃ ｒｕ ｅ ａ ｓｇ ｍｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｆ ｓ ，ｔ ｉ ａ ｔ ｌ ｎ ｒｄ ｃ ｓ ｔｅ ｍａｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆｓ ｍｅ ｌｏ ｓ ｔ ｙ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｎｓ ｆ ｕ ｕ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｔ ｓ ｉ ｓ ｆ ｎ ｎ ．Ｉ ｈ ｒｔ ｈｓ ｒ ｃｅ ｉ ｔ ｕ ｅ ｈ ｉ ｒｎ ｉｌ ｓｏ ｏ ｉ ｉ ｏ
ｍａｎｓｒ ａ ＡＯＷ Ｃ．Ｔｈ ｎ ｉ ｅ ａ ｏ ａｅ ｈ ｐｐ ｉａｉｎ ｏ ｉ ｔｅ ｍ ｅ ｔ ｌｂ ｒ ｔｓ ｔｅ ａ ｌｃ ｔｏ ｆＡＯＷ Ｃ ｎ ＤＷ ＤＭ ｔ ｒ ｉ ｎｅｗｏ ｋ．
Ｋｅ ｒ ｓ ＤＷ ＤＭ ；ＡＯＷＣ；ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐｌ ｔ ｃ ｏ
系统 的 性 能 有 较 大 的 限 制 。 因 此 ， 集 波 分 复 用 密
于它们 的携带 波长 。在若 干个 Ｄ Ｍ 网络 互 连互 通 ＷＤ 时 ， 别是在 业务 量非 常 大 的节 点 处 ， 然会 出现 波 特 必
长 阻塞和 冲突等 问题 ， 此提 出 了 Ｄ Ｍ 网络 的互 因 ＷＤ

基于四波混频效应的波分复用全光网络波长转换器研究的新进
展
佚名
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2009(7)6
【摘要】本刊讯目前的全光波长转换器很难同时做到100Gb／s以上的工作速率，对信号幅度和相位透明，并具有100nm以上的输入和输出带宽。

因此设计满足未来超宽带，超高速率，对新型调制格式透明的WDM全光波长转换器成为波分复
用技术（WDM）和全光网络融合的关键。

武汉光电国家实验室光纤网络器件与技术研究团队的崔晟研究小组将光纤超快四波混频效应（FWM）应用于WDM波长转换器的设计，并结合光子晶体光纤技术，在诸多重要性能指标上都获得了突破，可以同时满足以上所有要求。

【总页数】1页(P17-17)
【关键词】全光波长转换器;波分复用技术;四波混频效应;全光网络;光纤技术;国家
实验室;工作速率;相位透明
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11;TN929.1
【相关文献】
1.基于四波混频效应的全光波长转换器 [J], 谭艺枝;向望华;杜荣建
2.基于简并四波混频的偏振复用全光整形研究 [J], 田丰沣;武保剑;周恒;邱昆;;;;
3.基于半导体光放大器中四波混频效应的正交双泵全光波长变换 [J], 王肇颖;李智勇;胡智勇;包焕民;贾东方;葛春风;李世忱
4.基于半导体光放大器的四波混频型全光波长转换器 [J], 刘威;孙军强;黄德修;徐红春
5.基于太赫兹光解复用器-四波混频效应的全光异或门方案 [J], 段杰;谢小平;段弢;温钰
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eff
是非对称的抛物线型, 根据实验的经验值, 增益系数可表达为 [ 8 ]:
g i (N ) = a (N - N T ) 2 3 Κ Κ Χ 1 (Κ i p) + Χ 2 (Κ i p ) ( i = 1, 2 )
( 4)
式中 a 为材料的增益系数; Χ 1、 Χ 2 为经验值 ( 如表 1 所列) ; N T 为半导体光放大器透明载流 子密度; Κ . 半导体光放大器偏置电流的变化, 形成载流子密度的变化, 造成 p 为增益峰值波长 半导体光放大器增益谱的峰值波长的变化. 一般情况下, 随着注入电流的增加, 光放大器的 增益峰值波长将发生蓝移; 注入泵浦光和探测光的光强的增强都会更多地消耗半导体光放 大器的载流子, 从而使增益谱的峰值波长发生红移. 峰值波长与载流子密度 N 的关系可表 示为[ 8 ]: Κ k 0 (N - N T ) p = Κ 0 ( 5)
1 引言
波分复用 (W DM ) 技术能使多个载有信息的光波耦合进入同一单模光纤传输, 明显地 提高了光纤传输信息的容量. 通信容量的增大, 用户数目的增多, 导致光通信网络节点数目 的增加. 但是在 W DM 的通信系统中, 由于受到光纤损耗和色散所决定的传输窗口以及激 光器的光谱宽度、 探测器的探测带宽的限制, 载波的波长数目不可能与光节点数同步增长 . 同一载波波长在同一节点处作不同路由选择时将导致波长瓶颈, 形成信息阻塞. 波长转换器 是完成将信息从一个载波波长到另一个载波波长的转换. 通信网络中采用波长转换器, 能使 参与波分复用的波长数目减少, 使网络组建、 子网管理更具灵活性与兼容性 [ 1, 2 ]. 利用半导体 光放大器的交叉增益调制[ 3 ]、 四波混频[ 4 ] 等非线性效应可实现全光波长转换. 基于半导体光 放大器的交叉增益调制 (XGM ) [ 3 ]、 交叉相位调制 (XPM ) [ 5 ] 和四波混频效应 ( FWM ) [ 6 ] 的全 光波长转换器已成为当前研究的热门. 交叉增益调制的波长转换能在 较宽的波长范围内实 现高的转换效率和波长转换的响应速率 . 本文通过建立 XGM 的波长转换的小信号理论模 型, 重点讨论波长转换频率响应特性受驱动电流、 波长转换间隔、 方向吸注入光波导内的光 功率等的影响.

EDFA1 ATT pc WDM
Signal
.
pc
Pump EDFA2
SOA
OSA
图8.15利用SOA的FWM效应的全光波长变换器原理框图 Signal：带有调制的输入信号，Pump：CW泵浦信号，ATT：光衰减器， pc：偏振控制器，WDM：波分复用器，OSA：光谱分析仪，EDFA：掺铒光纤放大器
光纤通信原理与技术
全光波长变换
1.1 利用SOA的交叉增益调制（XGM）效应的全光波长变换
图8.13 利用SOA的交叉增益调制（XGM）的全光波长变换器原理框图
图8.14利用SOA的XGM的全光波长变换的典型实验结果
1.2利用SOA的交叉相位调制效应的全光波长变换
1.3.利用SOA的四波混频效应的全光波长变换
XGM
XPM
FWM
透明性
否
有限
有限
有限
严格透明
速率(Gbit/s)
10
10
40
40
>100
是否偏振敏感
否
否
否
否
是
消光比（dB） 决定于调制方式，约 10～20 5～10
15同输入信号Fra bibliotek啁啾系数
决定于调制方式
大，约 2.5～4 小，约-0.7~0.4 反转
注：3R 代表 Reamplifying（再放大）、Retiming（再定时）和 Reshaping（再整形）
2s p s p 2 p s
图8.16 利用SOA的FWM效应的全光波长变换的原理
(a) 四波混频前的信号和泵浦波
(b) 四波混频后产生的
图8.17利用SOA的FWM效应实现全光波长变换的实验结果

ｃ ｒ ｅ ｔａ ｄ ｃ ｖ ｔ ｅ ｇ ｈ ｏ ＯＡ ，ｔ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｄ ｆｅ ｅ ｃ ｅ ｗｅ ｎ ｐｕ ｉ ｈ ｎ ｉ ｎ ｌｗａ ｅｅ ｇ ｈ，ｐ ｌ ｒ ａ ｉ ｎ，ｓｇ ａ ｔ ｕ ｒ ｎ ｎ ａ ｉｙ ｌ ｎ ｔ ｆＳ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｉ ｒ ｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ｍｐ ｌ ｔａ ｄ ｓｇ ａ ｖ ｌｎ ｔ ｆ ｇ ｏａｉ ｔ ｚ ｏ ｉ ｎ ｌａ — ｔ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｏ ｐ ｅ ｎ ｕ ｔｅ ｕ ｔｏ ｅ ｕ ｔｏ ｆｔ ｅ ｃ ｕ ｌｒ ａ ｄ ｐ ｍｐ ａ ｔ ｎ ａ ｉｎ，ｔ ｅ ｗａ ｅｅ ｇ ｈ ｃ ｎ ｅ ｓ ｎ ｅ ｆｃｅ ｃ ｆ ｂ ｕ ２ ｄ ｓａ ｈ ｅ ｅ ．Ｉ ｓｆ ｕ ｄ ｏ ｔ ｈ ｖ ｌｎ ｔ ｏ ｖ ｒ ｉ ｆｉｉ ｎ ｙ ｏ ｏ ｔ １ Ｂ ｉ ｃ ｉｖ ｄ ｔｉ ｏ ｎ ｕ ｏ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｌｏ ｔ ａ ｖ ｌｎ ｔ ｏ ｖ ｒ ｉｎｂ ｓｎ ｄｅｌ ｈ ｉ ｌｔｄｗｉ ｔ ｙ ｔｍ ｏ ｔ ｒ ．Ｂ ｄ ｓｉｇｔ ｅｉｊｃｉｎ ｓｒ ｃ： ｌ ｐ ｉ ｌ － ｃ ｗａ ｅｅ ｇ ｈｃ ｎ ｅ ｓｏ ｙｕ ｉｇ ｉｌ ｉ ｔｓｓｍｕａｅ ｔ Ｏｐｉ ｓｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｙａ ｊ ｔｎ ｈ ｅ ｔ ｇ ｉ ｈ Ｓ ｕ ｎ ｏ
波长 变换 到 另 一 个 波 长 而 不 需 经 过 光／ 光 的 转 电／
（ Ｏ 中的 Ｆ Ｓ Ａ） ＷＭ 作 用 是 基 于 三 阶 非 线 性 效 应 产 生 的 ， 两 束 不 同波 长 的 光 波 同 时耦 合 进 入 Ｓ 当 ＯＡ
换， 因此它 是 未 来 基 于波 分 复 用 （ ｗＤＭ） 术 的 全 技 光 网络 的一 项关 键技 术 。它可 以有 效 地解 决 ＷＤＭ 网络 中 的波 长竞 争 问题 ， 现 动 态 波 长路 由和 波 长 实

现网络间的通信 。 随着对波长转换技术 的 以引起了人们极大 的兴趣 。自 ＣＱＸ ．．ｕ等 可 以把他们 分为直接基于 差频效应 的波 研究 ， 目前 已有多种不同的技术用于 实现 人于 １９ ９３年 首次报道 了基于 Ｐ Ｌ Ｐ Ｎ光波 长 转换 器 、基 于级 联 二 阶 非 线性 倍 频 全光波长转换 。 基于半导体的全光波长变 导 的差频效 应的 １ ｐ ． ， 段全光波长转 （Ｈ ） 差频 （ Ｆ ） ５ ｍ波 ｓ Ｇ＋ Ｄ Ｇ 效应 的波 长转 换器和
一
换领域的研究热 点。因此 ， 文对准相位 本
相 对于上面介绍 的波长转换技术 而 匹配技术在全光波 长转换过程 中 的应 用 言， 利用准相位匹配 （ Ｐ ） Ｑ Ｍ 技术也能够实 作 了介绍， 分析 了基于准相位 匹配技术的
现全光波长转换 ，且具 有许多独特 的优 全光波长转换的基本原理和 实现方法 ， 并
、
引言
键 技术。它利用有限的波长资源 ， 支持不 极短 （ 飞秒量级） 所以是唯一严格意义上 领域 中应用的前景和意义 。 ，
同波 长之 间的连接 ， 以增强 网络的重构 的对信号光速率和 调制格式完全透 明的 可
二、 基于准相位 匹配技术的全光波长
能力和生存 能力 ， 提高网络 的灵活性和效 全光波长转换技术。此外 ， 该技术还具有 转换的基本原理 率。 波长 转换器件 的另一个重要用途是实 独特的多波长同时转换能力， 转换过程噪 基于准相位 匹配技术 的全光波长 转 现不同光 网络 间的波长匹配， 以把不 同 声指数极低 ， 可 转换后波 形无畸变， 并且潜 换器主要是利用 周期极化 晶体 中的二阶 波长系列产 品统一到 同一波长标准上， 实 在的可转换带宽对光纤工作波段透明， 所 非线性效应来实现波长转换的， 据此我们

基于拉曼晶体的多波长激光技术研究进展王晓斌;康文运;宋小全【摘要】利用受激拉曼散射效应，以拉曼晶体作为介质，可产生同轴输出的多波长激光信号，该种激光器具有结构紧凑、脉冲能量高和波长可调谐等特点，在全色激光成像与显示、光电对抗等领域有着重要的应用前景。

本文介绍了受激拉曼散射基本原理和常用拉曼激光器结构，研究了国内外基于拉曼晶体的多波长激光技术的研究进展，总结了利用受激拉曼散射产生多波长激光存在的不足。

针对目前受激拉曼散射高阶散射光较难生成，生成的多波长激光信号覆盖谱段较窄，输出功率较低，调谐方式单一等问题，提出了今后多波长激光技术发展方向。

%According to stimulated Raman scattering effect,multi-wavelength laser signal of coaxial output can be pro-duced by using Raman crystal as medium.This kind of laser has the characteristics of compact structure,high pulseenergy,tunable wavelength,etc,so it has important applications in full-color laser imaging and displaying,electro-optic countermeasure.The basic principle of stimulated Raman scattering and general Raman laser structure were intro-duced.The domestic and overseas research progressof multi-wavelength laser based on Raman crystal was presented, and the deficiencies that the stimulated Raman scattering is used to generatemulti-wavelength laser were summa-rized.For the problems that the high-order scattering light is difficult to generate,multi-wavelength laser signal covers a narrow spectrum,the output power is low,the tuning mode is single,the development directions of multi-wavelength laser technologyare proposed.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2016(046)008【总页数】7页(P923-929)【关键词】拉曼晶体;受激拉曼散射;多波长;研究进展【作者】王晓斌;康文运;宋小全【作者单位】北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094;北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094;北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TN248.1自20世纪60年代多波长激光器诞生以来,多波长激光的应用日益广泛[1-6]。

一种基于波长变换和光交换的WDM-TDMPON韩旭杉;马彦宏;张华峰;江元;胡殿刚;李韶瑜【期刊名称】《电力信息与通信技术》【年(卷),期】2016(014)007【摘要】随着无源光网络（Passive Optical Network,PON）技术的演进,大容量、高效率的PON是主要的发展趋势。

PON的性能很大程度上取决于其架构,文章提出了一种基于波长变换和光交换的WDM-TDM PON（Wavelength-Time Division Multiplexing based PON）架构,该架构采用可调谐波长变换器以及光交换技术并在光线路终端（Optical Line Terminal,OLT）设计中实现,以实现大容量、高灵活性的WDM-TDM PON。

文章研究了该架构在不同配置下的性能表现,并通过仿真实验进行了验证。

仿真结果表明,文章所提出的基于波长变换的光交换结构可以满足大容量、灵活高效的通信要求。

【总页数】4页(P123-126)【作者】韩旭杉;马彦宏;张华峰;江元;胡殿刚;李韶瑜【作者单位】国网甘肃省电力公司,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TN929.11【相关文献】1.基于一种新型有机物光纤的全光交换系统设计与实现 [J], 何如龙;吴学智;戚玉华2.一种基于波长变换和光交换的WDM-TDM PON [J], 韩旭杉;马彦宏;张华峰;江元;胡殿刚;李韶瑜3.一种基于EDFA+NDF的全光波长变换 [J], 王维涛;刘山亮;张霞4.基于一种新型有机物光纤的全光交换系统设计与实现 [J], 何如龙;吴学智;戚玉华5.具有可调谐波长变换器的多粒度光交换节点 [J], 徐跃刚;韩大海;张杰;顾畹仪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

【机械与电子工程】NOLM 全光波长变换的优化设计3贾东方(天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息技术科学重点实验室,天津　300072)摘　要:通过理论分析和数值模拟研究了构成非线性光学环镜(NOLM )的光纤长度和泵浦脉冲峰值功率对采用NOLM 实现波长变换的系统输出脉冲的影响。

研究表明:在较高泵浦功率和较短NOLM 环长度下,可以实现在最高转换效率的同时,波长变换脉冲无展宽,并且在此情况下波长变换信号有较好的信噪比;与此同时,分析了波长变换脉冲的啁啾特性和频谱特性。

关键词:全光波长变换;NOLM;XP M 中图分类号:TN911.74 文献标志码:A 文章编号:1673-4939(2007)03-0125-04 未来超高速光纤通信系统将是光时分复用(O T D M)和波分复用(WD M)的混合通信网络系统,全光波长变换是实现OT D M 和WD M 网络接口变换复用器和WD M 子网内部光学交换系统的关键技术之一[1,2]。

目前采用半导体光学放大器(S O A )的增益饱和效应[3]和交叉相位调制(XP M)效应[4]的全光波长变换器件,由于受到S O A 较低载流子寿命影响,变换速率较低。

由于光纤内的非线性响应可以近似认为是瞬时的,所以采用非线性光学环形镜(NOLM )的全光纤波长变换系统变换速率快,有望成为突破Tb /s 通信系统光交换技术的首选方案[5,6],而且NO LM 全光波长变换还具有耦合效率高、结构简单和全光纤化等优点。

采用NO LM 的全光波长变换系统正在向更高转换速率和更宽变换间距发展。

文献[7]报道了利用高非线性光纤构成的NOLM 进行了80G bit /s 的波长变换,文献[8]报道了利用NOLM 实现了2.4GHz,1532～1544nm 全光波长变换,但是利用NOLM 进行波长变换会由于走离效应导致变换信号的展宽,限制了波长变换系统的带宽。

采用群速度均衡NO LM 可以有效地抑制波长变换信号的展宽[9],另外,E mm anue l Rossi 等人采用一种新型的群速度补偿方案实现了3G b /s,1550/1330nm 波长变换,成功地抑制了变换信号的展宽效应[10]。

流子浓度脉 动 、 动态 载 流子 热效 应 和频 谱 烧孔 效应 。
此 在光 信 号处 理 中得 到研 究 者 的重 视 。 目前 利 用 Ｓ Ａ实现 全 光 波 长 变 换 的方 案 主要 有 ： 叉 增 益 Ｏ 交 调制 （ Ｇ ¨ 、 叉 相位 调 制 （ Ｐ 和 四波 混 Ｘ Ｍ） Ｊ交 Ｘ Ｍ） 频 （ ＷＭ） 。 四 波 混 频 技 术 是 当前 唯 一 能 实 现 Ｆ 』 严 格 比特率 和 调制 格式 透 明 的 、 能对 一组 ＷＤＭ 并 信 号 的多 个 波 长 同 时 进 行 转 换 的 技 术 ， 时 具 有 同 高 达 １０Ｇ ／ 的 变 换 潜 力 。 因 此 ， 引 起 广 泛 的 ０ ｂ ｓ 也 关注 ， 人们 对 此 进 行 了 一 些 实 验 研 究 和 理 论 研 究 工 作 。现 主 要 用 实 验 的 方 法 研 究 基 于 Ｓ Ａ— Ｏ
技 术 主 要 光 一 光 波 长 变 换 和 全 光 波 长 变 换 。传 电 统 的光 一 光 波 长 变 换 弊 端 很 多 ， 转 换 效 率 低 、 电一 如
１ 基于 Ｓ Ａ Ｆ Ｏ －ＷＭ 的波长变换原理
Ｆ ＷＭ 源于在光场 作用下介 质的束缚 电子 的非线
性 响应 。光场 与介质极化 的关系不 是线性 的 ， 是包 而
维普资讯
第 ７卷
第１ ９期
２０ ０７年 ９月
科
学
技
术
与
工
程
⑥
Ｖ０． Ｎｏ １ ０ ｔ Ｏ ７ Ｊ７ ．９ ｃ ．２ ｏ
１７ －８ ９ ２０ ） ９４ ９ —４ ６ １ １１ （ ０７ １ —８４０
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｃ ｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ

光的色散与波长频率关系研究一、引言光的色散是指光在某些介质中传播时，不同频率的光波因折射率与频率之间的关系而产生偏移。

这种现象在自然界和实验室中都有广泛应用，特别是在光谱学和光通信领域。

本文将探讨关于光的色散与波长频率关系的研究。

二、色散理论解释1. 折射定律根据斯涅耳定律，当入射角度改变时，入射到介质中的平面波会发生折射，并且在介质内部传播出来成为一个新的平面波。

折射定律可以用数学形式表示为：n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)，其中n₁和n₂分别代表两个介质的折射率，θ₁和θ₂则是相应入射角度和折射角度。

2. 莫尔斯电子理论莫尔斯电子理论认为，在晶体或类似材料结构中存在着原子核吸引电子轨道运动以及库伦排斥力作用下原子核半径方向振动较大导致能量差异而造成了不同频率的相对位移。

这种振动和能量差异导致了电子在晶体中的不同传播速度。

3. 晶格色散晶格色散是固体中光波传播时由于晶格结构而引起的色散效应。

通过布拉伐条件以及电子-声子耦合等效应，可以得到介质中细胞间距、原子方向性和物质表面形貌对光源产生的空间角分布有一定影响。

三、波长与频率关系研究方法1. Littrow式单斜衍射仪Littrow式单斜衍射仪是通过将狭缝放置于凹面反射镜上，并选择特定入射角来实现选通一个波长进行观测。

该方法可用于高精度测量不同波长下折射率与入射角度之间的关系，从而确定波长与折射率之间的函数曲线。

2. 傅里叶变换红外光谱技术傅里叶变换红外光谱技术利用了红外辐射用样品吸收所获得信息检测材料主要成分以及某些它们之间基本化学键状态或特征。

这种技术通过对样品光谱进行傅里叶变换，可以得到材料在红外区域的吸收频率信息，从而研究波长与频率之间的关系。

3. 差示色散仪差示色散仪是一种常见的测量折射率与波长之间关系的方法。

它利用了像差原理，并通过改变环境条件（如温度和压力）来观察材料中不同频率下折射指数随波长变化的情况。

四、实际应用领域1. 光纤通信系统光纤通信系统是利用传输介质内部发生光束全反射实现信号传输的技术。

利用闲频光实现全光波长变换的研究王维涛;刘山亮;闫振宁;韩纪广;李新;安洪勇【摘要】文章用OptiSystem模拟出了利用闲频光实现的全光波长变换.通过调整半导体光放大器(SOA)注入电流、SOA腔长、泵浦光与信号波的频率差、偏振、耦合器信号衰减与泵浦衰减等参数的值,获得了12 dB的变换效率.研究发现,利用闲频光实现的全光波长变换比利用变换光实现的全光波长变换有更好的稳定性.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2007(000)006【总页数】4页(P4-7)【关键词】全光波长变换;四波混频;OptiSystem;半导体光放大器【作者】王维涛;刘山亮;闫振宁;韩纪广;李新;安洪勇【作者单位】聊城大学,光通信研究所,山东,聊城,252059;聊城大学,实验管理中心,山东,聊城,252059;聊城大学,光通信研究所,山东,聊城,252059;聊城大学,光通信研究所,山东,聊城,252059;聊城大学,实验管理中心,山东,聊城,252059;聊城大学,实验管理中心,山东,聊城,252059;聊城大学,实验管理中心,山东,聊城,252059【正文语种】中文【中图分类】TN929.1全光波长变换（AOWC）可以将光信号从一个波长变换到另一个波长而不需经过光／电／光的转换，因此它是未来基于波分复用（WDM）技术的全光网络的一项关键技术。

它可以有效地解决WDM网络中的波长竞争问题，实现动态波长路由和波长的再利用。

在多种实现技术中，基于四波混频（FWM）效应的AOWC 是唯一可对调制方式和码速率完全透明的波长变换。

目前报道的基于FWM 效应的AOWC 均是利用变换光实现AOWC的［1～2］，而利用闲频光实现的AOWC未见报道。

本文利用OptiSystem 成功仿真出了利用闲频光实现的AOWC，其变换效率可达12dB。

通过研究发现，闲频光实现的波长变换较为稳定，不易受其他参数的影响，具有广阔的应用前景。

1 AOWC及其仿真1.1 AOWC量子力学中对FWM 的经典定义是：一个或几个光波的光子被湮灭，同时产生了几个不同频率的新光子，且在该参量过程中，净能量和动量是守恒的，这样的过程称为FWM［3］。

论文题目：ROF通信技术以及基于RF调制的光标记交换技术中若干关键问题的研究作者简介：马健新，男，1977年5月出生，2004年9月师从北京邮电大学余重秀教授，于2007年9月获得博士学位。

中文摘要近年来的全球信息化浪潮使人们对通信系统的容量和质量的需求迅速提高，以光纤接入为代表的有线接入虽然能够提供很大的带宽，但是终端的移动性受到限制，而无线通信由于其接入的灵活性和移动性更受用户的欢迎。

但目前低频无线通信系统的带宽较窄并且频谱资源已经相当拥挤，无法满足未来的移动多媒体、流媒体等宽带业务需求，提高无线接入系统传输容量的有效途径是利用带宽资源丰富的高频无线电波。

灵活方便的宽带无线接入正在成为未来通信的主要发展方向，特别是像北京这样高度信息化的大都市更是倍加关注。

40-70GHz的毫米波可以承载速率达Gbit/s数据信号，而且频谱资源丰富。

该频段的无线信号适于组建具有较高频谱空间复用率的微小蜂窝无线通信系统，因此它将是未来Gbit/s的宽带无线接入首选的频段。

然而，高频无线信号的传输问题和高频设备的高昂价格严重制约着这类无线系统的应用。

融合光纤通信和移动通信技术优点的光载射频（ROF）通信技术是实现宽带无线信号传输的有效手段，该技术利用光纤的几乎无限的带宽资源和低损耗优势，使多路宽带无线信号的传输距离达数十公里，并可以将原来放置在基站的高频设备转移到中心站实现资源共享，进而可对数量庞大的基站的结构和功能（光电、电光转换和天线收发是必备功能）进行简化，降低系统成本。

同时在ROF系统中采用光学方法产生毫米波信号，可以简化基站和中心站的结构。

因此，基于ROF技术的无线通信系统能够使宽带无线接入的实现更加容易。

基于ROF技术的无线通信系统具有明显优势，它不仅可用于宽带无线接入，而且在车载移动通信、热点地区和室内覆盖、雷达信号传输等方面有广阔的应用前景。

构建城域宽带网、建设覆盖城乡的信息服务体系已列为北京市信息化发展规划以满足未来对宽带接入需求，以ROF技术为基础的无线宽带接入能够提供更大的接入带宽和灵活性，可以为北京市城域宽带网的无线接入部分提供技术支撑。

OMT OADM OMT
OMT
(a) 点到点WDM系统
OMT
(b) 点到点具有分插/复用的WDM系统 OADM
OADM
OXC
OXC
OADM OADM OXC
OXC
OADM
(c) 环状及网状结构的WDM系统
由点到点传输系统向WDM光网络的演进
1、DWDM的现状和发展 利用TDM技术,已经可以实现40Gbit/s的 SDH商用系统，但受电子器件发展和光纤 偏振模色散（PMD）的限制，要实现更高 比特率的系统非常困难 人们开始研究光机制下的复用技术，即 波分复用技术（WDM），使得一条光纤 芯上可以同时传输多个波长 目前，商用DWDM系统已达 32(40)×2.5Gbit/s、32(40)×10Gbit/s
①交叉增益调制SOA型全光波长 变换器
λs
λc
同向传输
信号光（波长为λs）和连续光（具有变换所需要 的光波长λc）入射到SOA上。 当信号光为“1“码时，其功率使S0A达到饱和， 这时对连续光的增益很小。 而当信号光为“0”码时，SOA不出现饱和，这时 对连续光的增益很大，即SOA的增益随信号光 “1”，“0”码的变化而变化。 通过SOA增益的变化使信号光的信息加载到连续 光的振幅上面。在输出端，用光滤波器滤出λc， 就达到波长变换的目的。
⑤最小边模抑制比 SMSR=10LgP1/P2>30dB ;P1/P2=1000
P1为主纵模的平均功率 P2最显著的边模的平均功率 ⑥最大-20 dB宽度(相当于 LD光谱宽度)最大-20dB 带宽为:λ1-λ2
P2 P1
⑥激光器波长稳定与控制
2.光波长转换单元OTU
OTU（optical transponde unit）是把某一波长的 输入光信号变换为另一个或是同一个波长的输出光 信号的功能单元。

单模光纤中的四波混频
宋开;李玲;叶培大
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】1995(24)3
【摘要】四波混频（ＦＷＭ）是石英光纤中的一种重要的非线性光波相互作用，在频分复用（ＦＤＭ）和波分复用（ＷＤＭ）光纤通信系统中，四波混频引起的信道间的串话和白噪音远远大于受激喇曼（ＳＲＳ）串扰，并且四波混频（ＦＷＭ）能够有效地产生新频率光波，因而受到极大关注；本文详细分析了在ＣＷ泵浦下单色光在石英单模光纤中的四波混频。

推导出四波混频新光波的功率的解析式，其中考虑了泵浦波的自相位调制（ＳＰＭ）和交叉相位调制（ＣＰＭ）对四波混频光波功率的影响，并对其进行了数值模拟。

【总页数】5页(P273-277)
【关键词】四波混频;单模光纤;自相位调制;交叉相位调制
【作者】宋开;李玲;叶培大
【作者单位】北京邮电学院光通信实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN253;O437.4
【相关文献】
1.抑制等信道间距陆上干线光纤通信系统中光纤色散和四波混频效应的新方案 [J], 宋健;范崇澄
2.硫系光纤中基于四波混频的波长转换研究 [J], 徐亚希;胡淼;张瑜;李齐良;周雪芳;魏一振;杨国伟;卢旸
3.光纤中的四波混频效应和它在全光波长变换中的应用 [J], 项鹏;王荣
4.空频复用光纤中四波混频过程的解析分析方法 [J], 万峰; 武保剑; 曹亚敏; 王瑜浩; 文峰; 邱昆
5.基于高非线性光纤四波混频的全光纤波长变换 [J], 刘艳;谭中伟;傅永军;宁提纲;简水生
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Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｒ Ｃ ＩＥ技 术 实 践 Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＰ Ａ ＴＣ
摘
要 ： 全 光 波 长 变换 技 术 是 ＤＷ ＤＭ （ 集 波 分 复 用 ） 密 系统 中 的 一 项 关 键 技 术 ， 不 仅 可 以 充 分 利 用 波 长 资 源 ， 供 操 作 它 提
的 Ｗ 。 它们 的原理 虽然 各不相 同 ， 是都 必须满 足 Ｃ 但 包括 比特率透 明性 、高 的输 出信噪 比 、稳 定 的消光
比、 的输入 ／ 出波长 间隔 、 大 输 １ 启动时 间 、 中 的 央的 适
图 ２ 光 栅 Ｗ Ｃ 的 基 本 结 构
这种 基于 Ｘ Ｍ的光栅 Ｗ Ｇ Ｃ中 ，响 应 时间和 系统 速 率主要 取决 于载 流子 密度 。 早期 的研究 曾认为 ， 响 应 时 间 的极 限约 为 ０． ｓ 最 近 的研 究证 明 ， ５ｎ ： 通过
１ 全 光 波长 变换 的主 要 技术
从 网 络 元 件 的 角 度 ，可 以把 Ｗ Ｃ器 件 视 为 一 个
Ｐ ｏ ｅ也 注入 Ｓ Ａ 当信 号 波长 ｓ 逻辑 高 电平 ｂ ｎ Ｏ 。 为
“ 时， Ｃ 此 Ｗ信 号 不 会 被 放 大 ， 当 信 号 波 长 为 逻 而
辑低 电平 “ ” ， Ｗ则得 到放 大 。 ０时 Ｃ 在输 出端 则用一 窄
土 的 透 明性 和 空 闲波 长 调 度 的 灵 活性 ， 可 以 满足 未 来的 动 态 路 由分 配 需 求 。根 据 波 长 变 换原 理 的不 同可 以把 还 Ｗ Ｃ（ ｖ ｌｎ ｔ ｏ ｖ ￣ ｒ 分 为基 于光 栅 的 Ｗ Ｃ、 于干 涉仪 的 Ｗ Ｃ 和 基 于混 频 的 Ｗ Ｃ 三 大 类 ． 绍 了 它们 的技 ｗａ ｅｅ ｇｈｃ ｎ ｅ ｅ ） 基 介