發(fā)布時(shí)間：2018-12-30 12:34

【摘要】：在光傳輸網(wǎng)中,全光波長轉(zhuǎn)換是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。它能實(shí)現(xiàn)光域上的信號(hào)在兩個(gè)不同波長之間的轉(zhuǎn)換,不受常規(guī)的光/電/光型波長轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的速度限制。全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)在很多領(lǐng)域中都有著廣闊的發(fā)展前途,例如波長路由、光開關(guān)和波長重用等領(lǐng)域。周期極化鈮酸鋰(Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN)波導(dǎo)的級(jí)聯(lián)二階非線性效應(yīng)在全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)上的應(yīng)用對(duì)比于其他幾種常見的全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)來說,具有很多優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上,本文的主要研究內(nèi)容有:本文分別計(jì)算了波矢失配量在和頻與差頻(SFG+DFG)過程和倍頻與差頻(SHG+DFG)過程的允許范圍,并在泵浦光波長變化量相等的條件下,對(duì)兩種過程的波矢失配量進(jìn)行了比較。同時(shí)本文給出了SFG+DFG級(jí)聯(lián)型全光波長轉(zhuǎn)換的耦合波方程組在慢變振幅近似條件下的表達(dá)式,通過數(shù)值模擬,得到了此過程中輸入信號(hào)光、泵浦光、控制光、和頻光以及輸出光的三維脈沖圖。為了提高波長轉(zhuǎn)換器的可調(diào)諧性和靈活性,本文提出了一種基于PPLN波導(dǎo),利用SFG+DFG二階非線性過程的全光波長轉(zhuǎn)換方案。該方案可以實(shí)現(xiàn)在一定波長范圍內(nèi)將任意波長的信號(hào)光轉(zhuǎn)換到任意波長的輸出光,成功地完成信號(hào)光中信息到轉(zhuǎn)換光的復(fù)制。同時(shí)為了使寬帶波長轉(zhuǎn)換特性更加平坦,本文首次利用階梯分段光柵結(jié)構(gòu)對(duì)基于SFG+DFG效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行研究,以此來改變其PPLN波導(dǎo)參數(shù)。在波形上對(duì)信號(hào)光可調(diào)諧和轉(zhuǎn)換光可調(diào)諧兩種情況的轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。從本課題研究的結(jié)果可以看出,本文設(shè)計(jì)的基于SFG+DFG二階非線性過程的全光波長轉(zhuǎn)換可調(diào)諧變換,得到的信號(hào)質(zhì)量比較好,利用階梯分段光柵結(jié)構(gòu)對(duì)基于SFG+DFG效應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換過程研究,獲得了比較高的轉(zhuǎn)換效率和增益平坦性,因此本課題的研究在全光波長轉(zhuǎn)換的研究中具有非常重要的意義。
[Abstract]:In optical transmission networks, all optical wavelength conversion is a key technology. It can realize the signal conversion between two different wavelengths in the optical domain, and is not limited by the speed of conventional optical / electrical / optical wavelength converters. All optical wavelength conversion technology has a broad prospect in many fields, such as wavelength routing, optical switching and wavelength reuse. The cascade second-order nonlinear effect of periodically polarized lithium niobate (Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN) waveguides has many advantages compared with other conventional all-optical wavelength conversion techniques. On this basis, the main contents of this paper are as follows: in this paper, the allowable range of wave vector mismatch in sum frequency and differential frequency (SFG DFG) process and frequency doubling and differential frequency (SHG DFG) process are calculated respectively, and under the condition that the pump wavelength variation is equal, The wave vector mismatch between the two processes is compared. At the same time, the expression of coupled wave equations with SFG DFG cascade all-optical wavelength conversion under the condition of slow-varying amplitude approximation is given. Through numerical simulation, the input signal light, pump light and control light are obtained. Sum-frequency light and three-dimensional pulse diagram of output light. In order to improve the tunability and flexibility of wavelength converters, an all-optical wavelength conversion scheme based on PPLN waveguide and SFG DFG second-order nonlinear process is proposed. The scheme can convert the signal light of any wavelength to output light of any wavelength in a certain wavelength range, and successfully copy the information from the signal light to the converted light. At the same time, in order to make the characteristics of broadband wavelength conversion more flat, the wavelength conversion process based on SFG DFG effect is studied for the first time in this paper by using stepped segmented grating structure to change the parameters of PPLN waveguides. The conversion results of signal and optical tunable harmonic and converted light tunable are compared and analyzed in waveform. It can be seen from the results of this research that the all-optical wavelength conversion tunable transformation based on SFG DFG second-order nonlinear process has good signal quality. The study of wavelength conversion process based on SFG DFG effect by using the structure of step segment grating has achieved high conversion efficiency and gain flatness, so the research of this topic is of great significance in the study of all optical wavelength conversion.
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：2395587