[发明专利]一种输出无色的宽光谱全光波长转换的方法及装置

权利要求书

1.一种宽光谱全光波长转换的方法，其特征在于，该方法对转换波导的输出端的目标光波长λ_i进行实时检测，该目标光波长λ_i发生改变时，根据固定的信号光波长λ_s0，计算此时泵浦源发出的泵浦光的波长λ_p，并由泵浦源相应调整其波长为2/(1/λ_i+1/λ_s0)，然后将信号光和泵浦光依次通过耦合器、放大器、偏振控制器和转换波导，所述转换波导具有平坦且低色散，在泵浦光波长随目标光波长λ_i的改变而发生变化时，同样能够满足相位匹配条件，发生四波混频效应，实现输出无色、宽光谱的全光波长转换，并保持高的转换特性，使得同一信号光能够转换到不同目标光上。

上述方案中，设计的泵浦源与转换波导的输出端之间的反馈环，波长计实时探测目标光光波长λ_i，当目标光波长λ_i改变时波长计将目标光波长(λ_i)并输入到运算器中，该运算器根据固定的信号光波长λ_s0，及四波混频原理，可以得出此时泵浦源的波长应该是多少(λ_p＝2/(1/λ_i+1/λ_s0))，由泵浦源相应调整其波长为2/(1/λ_i+1/λ_s0)。

2.根据权利要求1所述的宽光谱全光波长转换的方法，其特征在于，所述转换波导满足下述相位匹配条件：相位失配Δk＝2γP_p+β₂Ω²+1/12*β₄Ω⁴，式中Ω＝ω_p-ω_s是信号光角频率ω_s与泵浦光角频率ω_p间的频移，ω_s＝2πc/λ_s，ω_p＝2πc/λ_p，β₂，β₄分别为泵浦源处的二阶和四阶色散值，P_p为泵浦源的功率，γ是转换波导的非线性系数。

3.根据权利要求1或2所述的宽光谱全光波长转换的方法，其特征在于，所述转换波导为狭缝slot波导、光子晶体波导或周期性波导。

4.根据权利要求1或2所述的宽光谱全光波长转换的方法，其特征在于，所述转换波导的二阶色散β₂在反常色散区，且其二阶色散β₂和四阶色散β₄变化值的绝对值尽量小。

5.根据权利要求4所述的宽光谱全光波长转换的方法，其特征在于，所述转换波导的二阶色散β₂变化为0～-20ps²/km，四阶色散β₄值变化为-3×10^-2～10×10^-2ps⁴/km。

6.一种宽光谱全光波长转换的装置，其特征在于，该装置包括泵浦源、信号源、耦合器、放大器、偏振控制器和转换波导，所述泵浦源和信号源的输出端分别与所述耦合器的输入端信号连接，所述耦合器的输出端依次通过放大器、偏振控制器和转换波导；其特征在于，所述信号源和转换波导的输出端之间依次连接有波长计和运算器，共同构成反馈环，所述转换波导为具有平坦且低色散的波导；

工作时，所述波长计实时探测所述转换波导的输出端的目标光波长λ_i，当所需的目标光波长λ_i发生改变时波长计将目标光波长λ_i输入到所述运算器中，该运算器根据固定的信号光波长λ_s0，及四波混频原理，得到此时泵浦源应有的波长为2/(1/λ_i+1/λ_s0)，由泵浦源相应调整泵浦光波长为2/(1/λ_i+1/λ_s0)；信号光和泵浦光依次通过耦合器、放大器、偏振控制器进入所述转换波导，该泵浦光波长随目标光波长λ_i的改变而发生变化时，同样能够满足相位匹配条件，发生四波混频效应，实现输出无色、宽光谱的全光波长转换，最终实现同一信号光到不同目标光的波长转换，且转换效率基本不变。