[发明专利]一种基于复合谐振腔的全光波长转换器

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种用于波分复用(WDM)系统的基于复合谐振腔的全光波长转换器。

背景技术

现代通信系统，包括长途干线系统、城域网系统几乎都采用了波分复用(WDM)技术。在光纤到户的接入网技术中，WDM-PON作为一种公认能最大限度提高速率的宽带接入方式，已经在韩国和日本推广。WDM技术的应用已经从点到点的WDM系统发展到环状及网状结构的WDM系统。

WDM系统的一个重要特征是利用波长来选择路由，利用波长选路实现网络的路由和交换。在WDM通信系统的光交叉连接(OXC)节点中，当不同光纤中两个相同波长信号进入同一光纤中时，就产生了波长阻塞问题。解决这一问题的有效方法就是采用全光波长转换技术(AOWC)，将其中一个信号波长转换到其他波长，将固定波长交叉连接发展为波长可变交叉连接，从而避免OXC中的波长阻塞。波长转换器件的另一重要用途是实现不同光网络间的波长匹配，可以把不同波长系列产品统一到同一波长标准上，实现网络间的通信。此外，通过波长转换，可以增强网络重构、网络管理的灵活性、可靠性。

理想的波长转换器应该有如下特点：

(1)对信号速率和信号码型透明，即无论信号的传输速率是多少、是什么编码，都可以直接从一个波长转换为另外一个波长；

(2)波长转换范围宽；

(3)对输入信号的功率要求不高，对输入信号的偏振态不敏感；

(4)高输出消光比。

在目前产品化的波长转换器中，都是基于光-电-光转换，而不是全光转换。但这种波长转换无法实现信号码型和速率的透明传输，而且在高速WDM系统中很难实现。

实现全光波长转换(AOWC)的方法根据所采用的非线性器件不同分为：

(1)基于半导体光放大器的AOWC，主要利用其交叉增益调制(XGM)，交叉相位调制(XPM)，四波混频(FWM)效应；

(2)基于光纤四波混频和非线性光纤环境的AOWC；

(3)基于激光器增益饱和特性的AOWC。

这些方式各有优缺点，但都因为各种原因至今没有实用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种基于复合谐振腔的全光波长转换器，以简单实用的方式实现全光波长转化，满足WDM系统对波长转换器的要求。

本发明的技术解决方案是：一种基于复合谐振腔的全光波长转换器，包括增益介质和分波器件，增益介质、分波器件和腔面镜组成至少两个共用增益介质的线形谐振腔；或者增益介质、分波器件和分光器组成至少两个共用增益介质的环形谐振腔。增益介质对工作波段范围内的光可以产生增益放大作用，可以是半导体光放大器SOA、光纤放大器EDFA、波导型光放大器及其它可以对工作波长光产生放大作用的增益介质。

在谐振腔设内置波长，内置波长由分波器件决定，分波器件可以将某个或某几个特定波长的光与其它波长的光分开到不同的光路上，可以是AWG波导型、膜片型、光栅型或其它形式。

在没有信号光输入时，至少有一个波长的光激射，即内置波长的光激射；在有信号光输入时，信号光在腔内得到增益介质的放大，同时由于增益饱和作用使对内置波长的增益降低，从而内置波长的光停止激射。这样通过信号光可以控制内置波长光的输出，将信号光上承载的信号转移到内置波长上去，实现全光波长转换。

本发明的全光波长转换器采用光放大器作为增益介质，利用WDM器件作为滤波器实现多个波长光的分路，形成共用一个增益介质，而输出端分开的复合谐振腔。在没有外输入光的条件下，该复合谐振腔总有一个波长的光对应阈值最低，即内置波长，该内置波长和WDM分波器件特性有关。工作时至少可以产生内置波长的激射光输出，形成内置激光器，从而在波长转换过程中可以节省一个外置的特定波长激光器。

用λs表示输入信号光波长，用λp表示复合谐振腔阈值最低的波长，即内置波长。本发明中的WDM器件是指一种窄带滤波器，它将λp波长的光分到一个输出光路，而其它波长的光则分到另外一个输出光路。基于WDM器件的这个特性，可以将不同波长的光分配到不同的光路上，从而使我们可以控制不同波长的光经过不同的光路。通过设计光路，使不同波长的光路都可以形成谐振腔结构，而不同的谐振腔光路的损耗可以通过设计来进行控制。如果这些谐振腔同时共用同一增益介质或者部分光器件，则可以构成一个由多个谐振腔组合在一起的“复合谐振腔”，可称之为“复合谐振腔”，是因为这多个谐振腔共用一个增益介质或者其它光器件，但又分别有自己的独立的一部分光路和输出端口。