[发明专利]SBS慢光延迟用宽带光源优化泵浦装置

说明书

技术领域

本发明涉及光通信(含光网络)及光信息处理领域，尤其是利用光纤产生慢光延迟的装置。

背景技术

慢光延迟利用不同的物理机制，将光的传输速度在介质中加以控制以便应用在不同的领域，主要包括：(1)光信息处理；(2)光通信系统及全光网络。

目前的光通信系统与网络中某些关键技术还是通过将光信号转化为电信号来实现，例如信息的存储、路由、开关以及其他信号的处理。显然，传统的光电转换由于受转换极限速率以及成本的限制已不能满足网络容量的发展需求，下一代光通信系统的必然方向将是全光通信。在这样的网络或系统中，不是通过光电转换来处理光信息，而是直接利用光来控制光信号，如图2所示的典型全光交换节点。主要功能如同步，缓存，路由，开光以及信息的提取等等都由光来实现。

EIT/CPO等产生慢光延迟的方法对实验条件要求较高，系统复杂，只能在一些特殊气体或晶体中针对某些特定波长的光实现光速减慢，难以实用。本发明主要着眼基于光纤受激布里渊散射导致的慢光效应。

SBS为一种窄带放大过程，可以理解为两束相向传播的光(泵浦光和Stokes信号光)的相互作用。如果泵浦光足够强而且与Stokes光之间满足相位匹配条件就会产生声子。声子散射泵浦光使之转变为Stokes光，产生窄带增益。通过这一过程，泵浦光引起Stokes光的传播常数发生改变，从而使其频率发生变化。考虑到以Stokes光波长传输的光脉冲，传播常数β随频率的突变会导致群速度(定义为V_g＝dω/dβ)的强烈变化，从而使光脉冲加速或延迟，其增益与产生的延时之间的关系如图3a所示。可以看到，增益和延时谱都呈现窄带的单峰值形状，而且理论上最大的延时对应着色散为零的增益峰值波长处。

采用SBS这种机制作为研究重点之一的原因包括：(a)宽带的可调波长范围；(b)室温下可工作；(c)相对简单的实验要求；(d)与光纤通信系统内在的可集成性(工作波长，光纤传输介质等等)。本发明也是针对基于在光纤中的SBS慢光效应系统设计的。理论上，当相干光源用作泵浦源来产生SBS效应时，增益谱为洛仑兹形状，其带宽只有几十兆赫兹(～35MHz)，远远不能满足实际传输系统的要求。目前，对工作带宽问题的解决主要是通过对相干的泵浦源进行频率调制，如直接或高斯电噪声调制[M.G.Herráez，K.Y.Song，and L.Thévenaz，“Arbitrary-bandwidthBrillouin slow light in optical fibers，”Opt.Express，14，1395-1400，2006]，外相位调制[L.Yi，L.Zhan，W.Hu，Y.Xia，“Delay of Broadband SignalsUsing Slow Light in Stimulated Brillouin Scattering With Phase-ModulatedPump，”IEEE Photon.Technol.Lett.，19，619-621，2007]和中国专利申请20061015013.4。其构造框图如图4所示，经调制后由高功率光放大器放大。一般调制频率为几个GHz，增益带宽则为宽带的泵浦谱与其内在的MHz增益谱的卷积，这样可以使得目前的慢光增益/延时谱宽达到几十个GHz以上，从而可以满足单通道通信信号传输的要求。

由图4的结构看出，其方法采用的都需要相对昂贵的光电子器件(如直调激光器，相位调制器等等)。更进一步讲，如果是一个多信道(多信号波长)的慢光系统，对每一个通道则都需要这样一个装置，最终系统的复杂程度和成本可想而知。