[发明专利]非周期宽带可调全光波长转换器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光通信技术领域器件的制作方法，具体是一种基于非周期光学超晶格双波长泵浦的宽带可调全光波长转换器的制作方法。

背景技术

现有的波长转换器件，主要有基于半导体激光放大器(SemiconductorOptical Amplifier，SOA)的交叉增益调制和交叉相位调制波长转换器、马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)波长转换器，但它们对输入信号的幅度、频率和相位都存在不完全透明转换的缺陷；基于SOA或无源波导，如光纤的四波混频虽是完全透明的全光转换，但它是三阶非线性过程，存在转换效率低下的问题，而且这种波长转换器噪声大，容易造成串扰，其应用有限；一般情况下，二阶非线性过程比三阶过程效率高得多，基于半导体(如砷化铝镓AlGaAs)或铁电晶体波导结构中的差频或级联效应的波长转换器，逐渐成为宽带全光波长转换器的发展方向。基于二阶非线性差频或级联效应的全光波长转换器件对信息透明，它仅是一个纯光学过程，克服了电光器件的速度瓶颈，具备低噪声、宽调节波长范围和可以同时转换多波长的特点。基于半导体或铁电畴反转波导差频或级联波长转换器是唯一全透明的方案，与其它波长转换器方案比具有明显的优势。而基于级联效应的波长转换器与基于差频效应的波长转换器相比，泵浦波长仍然在1.5μm通信波段，解决了波导传输模式问题，并且可以获得更宽的带宽。虽然基于半导体(如AlGaAs)的差频波长转换器已有演示，但目前难以实现两束光的相位匹配，另外由于波导的散射损耗，均导致转换效率低下，因而目前应用较少。

目前，基于光学超晶格波导结构的波长转换相位匹配条件极大抑制了多波长信道间的串扰，使得基于光学超晶格波导结构的波长变换器成为目前唯一可以实现组波长转换的技术，也是唯一可以实现N×M广播功能的全光波长转换技术。基于光学超晶格波导结构的波长转换器所用的二次级联效应可分为两类：一类是单泵浦倍频和差频级联效应，如：基于倍频和差频级联效应的波长可调宽带全光波长转换器的制作方法，存在以下缺点：倍频非线性系数不大，需要很高的泵浦光功率才可以得到可观的转换效率，与光通信中所要求的低泵浦功率阈值不符，单泵浦波长转换方案中，当信号光波长趋近于泵浦光波长时，转换效率会出现凹陷，因此不得不舍弃泵浦光波长附近的一些信道；另一类是双泵浦(双泵浦指两个泵浦源)和频与差频级联效应，该类方法中信号光和转换光分布在泵浦光两侧，因此至少有一个波长信道被占用，不利于通信波段的充分利用。

根据器件结构设计，基于光学超晶格波导结构的波长转换器可以分为两类：一类是基于周期光学超晶格波导结构的波长转换器；一类是基于非周期光学超晶格波导结构的波长转换器。非周期光学超晶格(Aperiodic OpticalSupperlattice，AOS)是一种新的光学超晶格结构，和周期性的光学超晶格相比，AOS可以为光参量等非线性过程提供更多的倒格失来补偿位相失配。在AOS理论中，光学样品被分成同样大小的区域，每个区域的电畴方向通过模拟退火方法(Simulated Annealing Method，SA Method)设计。在AOS光学超晶格中，虽然畴反转的周期不存在了，但是每个电畴的长度是一个固定值或者是这个固定值的整数倍。把非周期光学超晶格引入非线性光学晶体，可以同时实现多个非线性光学参量过程，或在单个参量过程发生时，可以实现宽带波长转换功能。

经对现有技术文献的检索发现，2005年，Wei Xie等人在《OpticsCommunications》上发表了“All-optical variable-in variable-outwavelength converter based on cascaded nonlinearity in aperiodic opticalsuperlattice”(《非周期光学超晶格中基于倍频差频级联效应的全光波长转换》)一文，该文介绍了利用非周期光学超晶格设计，基于EEE倍频与差频的波长转换。EEE倍频与差频级联是指参与其参量过程的基波光、信号光以及倍频光、闲频光都是在光学超晶格晶体里以非寻常光，即E光(Extraordinary)，入射或传播的。该波长转换利用的是单泵浦倍频过程，存在单泵浦功率阈值偏高，有一个波长信道被占用，以及转换效率会出现凹陷的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种非周期宽带可调全光波长转换器的制作方法，本发明利用非周期性光学超晶格中和频与差频级联的二阶光学非线性效应，采用两个功率可以更低的泵浦光波，并使两泵浦光波长的在和频宽带内可调，即可以灵活调节两泵浦光波长。