[发明专利]无偏振串扰的偏振复用系统全光波长变换简化装置及方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于微波光子学技术中全光波长变换（All Optical Wavelength Conversion,缩写为AOWC）通信领域。

(二)背景技术

目前高速率大容量通信系统已经成为必然趋势。在波分复用（Wavelength Division Multiplexing，缩写为WDM）网络中，同一根光纤上同时传输多个信道，DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing, 缩写为DWDM）则具有更高的频谱效率。但在现有的光纤系统中，DWDM的开发已经趋于极限，通过增加新的光波长数目进行扩容非常困难，因此增加单波通信速率成为一个主要的候选方式。单波长100Gbit/s的速率被认为是继目前主流传输速率10-40Gbit/s之后的下一代大容量光通信的数据传输速率。

若要进一步提高光纤传输容量，偏振复用技术可以满足这一要求。在一个光波长信道中利用其两个相互正交的偏振态携带不同的信号进行传输，可充分利用光纤的低损耗带宽实现超大容量，这就是偏振复用技术。采用偏振复用技术后每个光波长携带的信号就由原来的一个变成两个，信号的复用度就变为原来的两倍，因此增加了传输容量和频谱利用率。

在全光网络中，各种业务的上下、交叉连接等都是在光路上通过对光信号进行调制来实现的，从而消除了电/光（E/O）变换中电子器件的瓶颈。采用全光波长变换技术可以实现通信网络内部波长路由和波长重用，有效地解决网络内部受有限波长信道数量限制的交通拥挤，实现对网络便捷灵活的管理。

目前全光波长变换技术包括：基于半导体光放大器增益饱和效应（Semiconductor Optical Amplifier-Cross-Aain Modulation，SOA-XGM），基于半导体光放大器的交叉相位调制效应（Semiconductor Optical Amplifier-Cross-Phase Modulation，缩写为SOA-XPM）的波长变换，基于电吸收调制器（EAM）的交叉吸收调制（Cross-absorption Modulation，缩写为XAM），基于SOA或者高非线性光纤的四波混频（Four-wave mixing，缩写为FWM）效应等。而基于四波混频效应的波长变换对输入信号的功率和相位都很灵敏，所以它对调制格式、调制速率都有很好的透明性。可以利用半导体光放大器和高非线性光纤实现四波混频。而相对基于高非线性光纤中的FWM效应，基于SOA中FWM效应的波长变换技术具有响应时间短和避免非线性以及色散效应影响的优势。且SOA具有高非线性系数，易于系统集成，制造技术已经成熟等优势SOA具有高非线性系数，易于系统集成，且制造技术已经成熟等优势。对于实际全光网络传输系统，为了提高通信容量，将偏振复用技术引入通信网络中是一种有效可行的方法，这样在光传输节点处，必然要对偏振复用信号进行全光波长变换，因此，对偏振复用信号的全光波长变换的研究是非常有必要有意义的。

目前，有实验报道【Jianjun Yu，“Wavelength conversion of 112 Gbit/s

PolMux RZ-QPSK signals based on four-wave mixing in high-nonlinear fiber using digital coherent detection”, in Proc. ECOC, Brussels, Belgium,

2008, Vol. 1–27, 2008: Paper Mo.3.C.5】，验证了RZ-QPSK偏振复用信号信号在光纤中实现全光波长变换前后，在误码率很低的时候，功率代价达2dB。【Jia Lu, “Polarization insensitive wavelength conversion based on orthogonal pump four-Wave mixing for polarization multiplexing signalin high-nonlinear fiber”, IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 27, No. 24, 2009: 5767-5774】，理论分析采用的是SOA的简化的“lumped”模型，将SOA简化为各向同性介质，在一个半导体光放大器（SOA）中实现了OOK偏振复用信号全光波长变换。而实用的SOA不可能是完美的各向同性的介质，SOA增益的偏振倚赖性会引起的偏振旋转，打破偏振复用信道的正交性而产生偏振复用信号间的串扰，造成严重的系统功率代价。