一種偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法及系統(tǒng)，屬于光通信領(lǐng)域。本發(fā)明的方法包括：首先將泵浦光與信號光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中，產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換光，泵浦光的波長由第一轉(zhuǎn)換光波長和光信號波長確定，其偏振態(tài)為TM或TE，第一轉(zhuǎn)換光與泵浦光同偏振態(tài)；然后濾除泵浦光和波長為λ1、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的光，輸出第一轉(zhuǎn)換光以及波長為λ1、偏振態(tài)為TE或TM偏振態(tài)的光至微環(huán)光開關(guān)進(jìn)行光交換處理；接著再進(jìn)行逆波長轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生波長為λ1、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光，且與信號光的功率和相位相同；最后濾除泵浦光和所述第一轉(zhuǎn)換光，輸出波長λ1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的光。本發(fā)明用于光交換處理，其實現(xiàn)通用性高，復(fù)雜度低。
【專利說明】一種偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，具體涉及偏振無關(guān)的微環(huán)光交換處理。

【背景技術(shù)】
[0002]由于對芯片集成化的需求，芯片的尺寸越來越小，伴隨著的是波導(dǎo)結(jié)構(gòu)越來越大的芯層、包層折射率差，這樣就會造成很嚴(yán)重的雙折射現(xiàn)象，在這樣的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中偏振控制成為難題。在利用微環(huán)光開關(guān)芯片進(jìn)行光交換時，微環(huán)中實現(xiàn)諧振的條件為:2JiRXn。=mA，其中R為微環(huán)半徑，η。為微環(huán)中光模式的有效折射率，m為諧振級次。λ為光信號的波長，由于不同偏振態(tài)的有效折射率不同而導(dǎo)致的橫電模(TE)、橫磁模(TM)偏振態(tài)的光信號諧振峰存在差異，因而對于同一波長的不同偏振態(tài)而言，同一路光難以兼顧兩個偏振態(tài)信號的同步開關(guān)。另一方面，要獲得更高速率的調(diào)制信號，往往需要偏振復(fù)用，如何有效地實現(xiàn)光信號的偏振無關(guān)傳輸和交換也是急待解決的問題。
[0003]參見圖1，現(xiàn)行的方案主要是通過光纖偏振分束器，將一路光信號的兩個正交的偏振態(tài)分開處理，然后通過偏振旋轉(zhuǎn)器將其中一個偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度后，再將兩路偏振態(tài)相同的信號分別經(jīng)過兩塊相同的微環(huán)光交換芯片傳輸/交換后，再在系統(tǒng)輸端將其中一個偏振態(tài)再旋轉(zhuǎn)90度,最后將兩路信號合為一路光信號在光纖中傳輸,從而實現(xiàn)偏振無關(guān)的光交換。由于該方案采用很多分立的光纖器件如圖1中所示的偏振分束器、偏振旋轉(zhuǎn)器等來構(gòu)建，從而使得該方案的光交換系統(tǒng)體積大，集成度不夠高；并且，在該方案中，完成一路光信號的光交換需要兩塊微環(huán)光交換芯片，且該兩塊芯片必須完全相同，若結(jié)構(gòu)稍有不同，諧振峰就會有漂移，對微環(huán)芯片制作工藝要求極高；另外還需要兩套相同的開關(guān)驅(qū)動電路對整個芯片進(jìn)行控制，對開關(guān)的協(xié)同性要求非常高，其控制算法復(fù)雜度高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有實現(xiàn)偏振無關(guān)的微環(huán)光交換系統(tǒng)的通用性差且復(fù)雜性高的技術(shù)問題，公開了一種簡單，操作便捷的偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法及系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法，包括下列步驟:
[0006]步驟1:將波長為λ 1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的信號光,波長為λ、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的泵浦光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中,產(chǎn)生波長為λ 2、偏振態(tài)與泵浦光的偏振態(tài)相同的第一轉(zhuǎn)換光；
[0007]所述泵浦光的波長λ為真空中光速與泵浦光頻率之商，而泵浦光頻率為第一轉(zhuǎn)換光頻率與信號光頻率之和的二分之一；
[0008]所述第一轉(zhuǎn)換光頻率的設(shè)置為:
[0009]若泵浦光的偏振態(tài)為TM偏振態(tài)，則基于信號光的TM偏振態(tài)的有效折射率，確定TM偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長λ 2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；
[0010]若泵浦光的偏振態(tài)為TE偏振態(tài)，則基于信號光的TE偏振態(tài)的有效折射率，確定TE偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長λ 2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；
[0011]步驟2:對步驟I處理后的光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光和波長為λ 1、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的光,輸出第一轉(zhuǎn)換光以及波長為λ 1、偏振態(tài)為TE或TM偏振態(tài)的光至微環(huán)光開關(guān)；
[0012]步驟3:基于微環(huán)光開關(guān)對步驟2得到的光進(jìn)行光交換處理；
[0013]步驟4:將步驟3處理后的光，和波長為λ、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的泵浦光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中，產(chǎn)生波長為λ 1、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光，且所述第二轉(zhuǎn)換光與步驟I所述的信號光的功率和相位相同；
[0014]步驟5:對步驟4處理后的光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光和所述第一轉(zhuǎn)換光，輸出波長λ 1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的光。
[0015]為了實現(xiàn)偏振無關(guān)的光交換，首先要保證不同偏振態(tài)的光具有相同的開關(guān)狀態(tài)(即:1、開關(guān)關(guān)閉時同時處于諧振狀態(tài)，開關(guān)打開后同時處于非諧振狀態(tài)；2、開關(guān)關(guān)閉時同時處于非諧振狀態(tài)，開關(guān)打開后同時處于諧振狀態(tài))，本發(fā)明將TE和TM兩個不同偏振態(tài)模式的光信號轉(zhuǎn)換到兩個不同的波長進(jìn)行開關(guān)，從而保證不同偏振態(tài)的兩路光信號能同時開或者關(guān)，實現(xiàn)偏振無關(guān)的光開關(guān)。由于輸入的信號光為同一波長、兩個偏振態(tài)，因此需要進(jìn)行波長變換，在輸出端還要將其轉(zhuǎn)換回來，所以利用非線性介質(zhì)波導(dǎo)中的非線性效應(yīng)來實現(xiàn)，根據(jù)信號光的波長與第一轉(zhuǎn)換光的波長來確定泵浦光的波長，泵浦光的偏振態(tài)與其中一個模式相同，因此與另一個模式正交，這樣就可以保證只有一個模式的光通過非線性效應(yīng)發(fā)生波長變換，這里選用強光泵浦轉(zhuǎn)換波長后的這個模式的光強與轉(zhuǎn)換前相同，經(jīng)過微環(huán)光開關(guān)交換后，同樣的過程實現(xiàn)波長逆變換。
[0016]基于本發(fā)明的偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法，本發(fā)明還提出了一種偏振無關(guān)的微環(huán)光交換系統(tǒng)，用于并行完成N路信號光的微環(huán)光交換。本系統(tǒng)包括輸入耦合單元、輸入波長轉(zhuǎn)換單元、偏振分束濾波單元、微環(huán)光開關(guān)矩陣單元、輸出耦合單元、輸出波長轉(zhuǎn)換單元，偏振合束濾波單元:
[0017]所述輸入耦合單元包括分光器、N個耦合器，所述分光器用于將泵浦光分成N路泵浦光光，N的取值對應(yīng)于輸入的N路信號光,每路信號光與泵浦光經(jīng)稱合器稱合后進(jìn)入輸入波長轉(zhuǎn)換單元；
[0018]所述信號光的波長為λ 1、偏振態(tài)為TM和TE偏振態(tài)；所述泵浦光的波長為λ、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)；且所述泵浦光的波長λ為真空中光速與泵浦光頻率之商，而泵浦光頻率為第一轉(zhuǎn)換光頻率與信號光頻率之和的二分之一，所述第一轉(zhuǎn)換光頻率的設(shè)置為:若泵浦光的偏振態(tài)為TM偏振態(tài)，則基于信號光的TM偏振態(tài)的有效折射率，確定TM偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；若泵浦光的偏振態(tài)為TE偏振態(tài),則基于信號光的TE偏振態(tài)的有效折射率，確定TE偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；
[0019]所述輸入波長轉(zhuǎn)換單元包括N個非線性介質(zhì)波導(dǎo)，信號光與泵浦光發(fā)生非線性效應(yīng)，生成波長為λ 2、偏振態(tài)與泵浦光的偏振態(tài)相同的第一轉(zhuǎn)換光；
[0020]所述偏振分束濾波單元包括N個分束/濾波器，所述分束/濾波器的3dB帶寬大于或等于所述光信號的帶寬，用于對輸入波長轉(zhuǎn)換單元輸出的包括信號光、泵浦光和第一轉(zhuǎn)換光的各路混合光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光、以及波長為λ 1、偏振態(tài)與泵浦光相同的光波；
[0021]所述微環(huán)光開關(guān)矩陣單元，包括N個微環(huán)光開關(guān)，用于對偏振分束濾波單元濾波后的N路光進(jìn)行光交換處理；
[0022]所述輸出稱合單兀包括分光器、N個稱合器,所述分光器用于將波長為λ、偏振態(tài)與所述第一轉(zhuǎn)換光的偏振態(tài)相同的泵浦光分成N路泵浦光，所述泵浦光與微環(huán)光開關(guān)矩陣單元輸出的光經(jīng)耦合器耦合后進(jìn)入輸出波長轉(zhuǎn)換單元；
[0023]所述輸出波長轉(zhuǎn)換單元包括N個非線性介質(zhì)波導(dǎo)，泵浦光與微環(huán)光開關(guān)矩陣單元輸出的光發(fā)生非線性效應(yīng)，生成波長為λ 1、偏振態(tài)與第一轉(zhuǎn)換光的偏振態(tài)相同的第二轉(zhuǎn)換光；且所述第二轉(zhuǎn)換光與輸入耦合單元接收的信號光的功率和相位相同；
[0024]所述偏振合束濾波單元包括N個合束/濾波器，所述合束/濾波器的3dB帶寬大于或等于所述光信號的帶寬，用于濾除所述輸出波長轉(zhuǎn)換單元輸出的各路混合光中的泵浦光、第一轉(zhuǎn)換光，輸出波長λ 1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的光。
[0025]在本發(fā)明的偏振無關(guān)的微環(huán)光交換系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)外部泵浦光源波長，微環(huán)光開關(guān)可工作在任意波長；所有偏振共享相同的微環(huán)光波導(dǎo)，同步開關(guān)過程很容易實現(xiàn)，可省去一半的驅(qū)動開關(guān)電路，大大降低了微環(huán)光開關(guān)的光交換芯片的制作成本和使用成本。
[0026]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過一個光交換芯片即可完成對包含兩種偏振態(tài)的一路光信號的光交換處理，集成度高，通用性高，控制復(fù)雜度低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是現(xiàn)有的微環(huán)光交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是實施例1的光交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是實施例1的微環(huán)光交換芯片下載端光譜圖；
[0030]圖4是實施例1的傳輸光譜圖；
[0031]圖5是實施例1的分束/濾波器的仿真結(jié)果示意圖。

【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0033]實施例1
[0034]預(yù)處理步驟:確定第一轉(zhuǎn)換光的波長λ 2，從而設(shè)定泵浦光的波長入。
[0035]通過調(diào)節(jié)波導(dǎo)參數(shù)，使得其僅支持TM或TE基膜的傳輸。本實施例中所采用的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為:脊寬為0.4um，脊高為0.45um，刻蝕深度為0.35um的脊型波導(dǎo)，微環(huán)光開關(guān)中微環(huán)半徑為5.3365um。在1.55um處，TE模有效折射率為2.773616，而TM模有效折射率為2.769295，兩者略有不同。
[0036]有效折射率是隨波長的增加而減小的，通過有效折射率法，波長從1.5um到1.6um取離散的點，求得TE、TM模式隨波長變化的有效折射率。并將有效折射率帶入微環(huán)單環(huán)模型，可得如圖3所示的透射譜，從透射譜中可得TE模式在1.55um處諧振(即TE模式在所采用微環(huán)的透射峰位置)，而TM模式在1.566um處諧振(即TM模式在所采用微環(huán)的透射峰位置)，因此，若設(shè)定泵浦光的偏振態(tài)為TM偏振態(tài),則取1.566um作為第一轉(zhuǎn)換光的波長；若設(shè)定泵浦光的偏振態(tài)為TE偏振態(tài),則取1.55um作為第一轉(zhuǎn)換光的波長。
[0037]本實施例中，設(shè)定泵浦光的偏振態(tài)為TM偏振態(tài)，故取第一轉(zhuǎn)換光的波長為
1.566um來確定所采用的泵浦光的波長λ。
[0038]參見圖2，波長為λ、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)的泵浦光源經(jīng)分光器后，得到N路泵浦光，與N路信號光(波長為λ I)在輸入耦合單元中經(jīng)由耦合器耦合后進(jìn)入輸入波長轉(zhuǎn)換單元的各個非線性介質(zhì)波導(dǎo)中在非線性介質(zhì)波導(dǎo)中，波長為λ 1、偏振態(tài)為TM的信號光波由于強泵浦的作用發(fā)生非線性效應(yīng)，泵浦光能量轉(zhuǎn)移到波長為λ 1、偏振態(tài)為TM的信號光波與新產(chǎn)生的波長為λ 2、偏振態(tài)為TM的第一轉(zhuǎn)換光上(圖4所示傳輸光譜圖的第一個光譜圖)。
[0039]本實施例通過硅線波導(dǎo)的四波混頻效應(yīng)來實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換，由四波混頻過程中能量守恒可得泵浦光波長為1.5581um,TM偏振態(tài),這里選用長度為Icm,截面為400nm*400nm的條形硅線波導(dǎo)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)建立四波混頻仿真模型，仿真結(jié)果圖5所示，在輸入波長轉(zhuǎn)換單兀中，同一波長、兩個偏振態(tài)的信號光，其中TM偏振態(tài)的光由于與泵浦光偏振態(tài)相同,在非線性介質(zhì)波導(dǎo)中發(fā)生非線性效應(yīng)，將信息傳遞到第一轉(zhuǎn)換光上。
[0040]利用轉(zhuǎn)換后兩個偏振態(tài)的光諧振狀態(tài)相同的特性，將泵浦光和波長為λ 1、TM偏振態(tài)的光濾除(圖4所示的第二個光譜圖)，本實施例通過結(jié)構(gòu)參數(shù)與微環(huán)光開關(guān)矩陣單元中相同的微環(huán)來實現(xiàn)偏振分束濾波，其自由光譜范圍需要大于(λ 1-λ 2),同時對TM模式而言，微環(huán)諧振峰位于第一轉(zhuǎn)換光波長處，這里為1.566um,泵浦光(1.5581um)和轉(zhuǎn)換前信號光(1.55um)處于非諧振狀態(tài)，而微環(huán)結(jié)構(gòu)的3dB帶寬需要大于等于信號帶寬，若濾波效果不理想還可以通過引入微環(huán)串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化透射光譜的陡降性和串?dāng)_。
[0041]經(jīng)過濾波后的光進(jìn)入微環(huán)光開關(guān)矩陣單元進(jìn)行交換，由于這兩個不同偏振態(tài)、不同波長的光在該微環(huán)結(jié)構(gòu)中具有相同的諧振狀態(tài)，通過載流子注入或熱光效應(yīng)等調(diào)節(jié)光開關(guān)矩陣單元的折射率，從而引起微環(huán)諧振峰的漂移，這兩個不同偏振態(tài)、不同波長的光諧振狀態(tài)同時改變，實現(xiàn)了兩個偏振態(tài)的同時交換。根據(jù)光開關(guān)配置進(jìn)行信息交換，實現(xiàn)開關(guān)功倉泛。
[0042]將波長為λ、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)的泵浦光源經(jīng)分光器分光后進(jìn)入輸出耦合單元，泵浦光與經(jīng)微環(huán)光開關(guān)矩陣單元輸出的光經(jīng)由耦合器耦合進(jìn)入非線性介質(zhì)波導(dǎo)(與輸入率禹合單兀一樣，本實施米用娃線波導(dǎo))，在娃線波導(dǎo)中，波長為λ 2的信號光由于強光泵浦的作用發(fā)生非線性效應(yīng)，泵浦光能量轉(zhuǎn)移到TM偏振態(tài)、波長為λ 2的信號光和TM偏振態(tài)、波長為λ I的第二轉(zhuǎn)換光。即在輸出波長轉(zhuǎn)換單兀中，第一轉(zhuǎn)換光同樣由于與泵浦光偏振態(tài)相同，在泵浦光的持續(xù)泵浦下發(fā)非線性效應(yīng)，第一轉(zhuǎn)換光中的信息又重新加載到1.55um波長的光波中，實現(xiàn)了波長逆變換(圖4所示的第三個光譜圖)。同時，還需要通過調(diào)節(jié)泵浦光功率和相位，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)換光功率、相位的控制，保證兩個偏振態(tài)的光在輸出端功率及相位關(guān)系與輸入端相同。
[0043]最后，再將光波進(jìn)入偏振合束濾波單元，輸出波長為λ 1、TE偏振態(tài)的光波，和波長為λ 1、TM偏振態(tài)的光波(圖4所示的第四個光譜圖)。同樣可以用微環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)濾波功能，在本實施例中，將微環(huán)的截面盡量做到正方形，以消除TE、TM模式之間有效折射率差，從而使相同波長的不同偏振態(tài)的光具有相同的有效折射率，因為這兩個偏振態(tài)同時諧振，通過設(shè)計微環(huán)尺寸等使泵浦光和波長為1.566um、TM偏振的光不滿足諧振條件，同樣可以通過引入串并聯(lián)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化濾波效果，還需注意的是濾波器的3dB帶寬需要大于等于光信號帶寬，從而保證信號的正常傳輸。
[0044]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，本說明書中所公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振無關(guān)的微環(huán)光交換方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟1:將波長為λ 1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的信號光，波長為λ、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的泵浦光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中,產(chǎn)生波長為λ 2、偏振態(tài)與泵浦光的偏振態(tài)相同的第一轉(zhuǎn)換光； 所述泵浦光的波長λ為真空中光速與泵浦光頻率之商，而泵浦光頻率為第一轉(zhuǎn)換光頻率與信號光頻率之和的二分之一； 所述第一轉(zhuǎn)換光頻率的設(shè)置為: 若泵浦光的偏振態(tài)為TM偏振態(tài)，則基于信號光的TM偏振態(tài)的有效折射率，確定TM偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長λ 2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率； 若泵浦光的偏振態(tài)為TE偏振態(tài)，則基于信號光的TE偏振態(tài)的有效折射率，確定TE偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長λ 2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率； 步驟2:對步驟I處理后的光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光和波長為λ 1、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的光,輸出第一轉(zhuǎn)換光以及波長為λ 1、偏振態(tài)為TE或TM偏振態(tài)的光至微環(huán)光開關(guān); 步驟3:基于微環(huán)光開關(guān)對步驟2得到的光進(jìn)行光交換處理； 步驟4:將步驟3處理后的光，和波長為λ、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的泵浦光輸入非線性介質(zhì)光波導(dǎo)中，產(chǎn)生波長為λ 1、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光，且所述第二轉(zhuǎn)換光與步驟I所述的信號光的功率和相位相同； 步驟5:對步驟4處理后的光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光和所述第一轉(zhuǎn)換光，輸出波長λ 1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的光。
2.—種偏振無關(guān)的微環(huán)光交換系統(tǒng),其特征在于，包括輸入稱合單兀、輸入波長轉(zhuǎn)換單元、偏振分束濾波單元、微環(huán)光開關(guān)矩陣單元、輸出耦合單元、輸出波長轉(zhuǎn)換單元，偏振合束濾波單元: 所述輸入耦合單元包括分光器、N個耦合器，所述分光器用于將泵浦光分成N路泵浦光光，N的取值對應(yīng)于輸入的N路信號光,每路信號光與泵浦光經(jīng)稱合器稱合后進(jìn)入輸入波長轉(zhuǎn)換單元； 所述信號光的波長為λ 1、偏振態(tài)為TM和TE偏振態(tài)；所述泵浦光的波長為λ、偏振態(tài)為TM或TE偏振態(tài)；且所述泵浦光的波長λ為真空中光速與泵浦光頻率之商，而泵浦光頻率為第一轉(zhuǎn)換光頻率與信號光頻率之和的二分之一，所述第一轉(zhuǎn)換光頻率的設(shè)置為:若泵浦光的偏振態(tài)為TM偏振態(tài)，則基于信號光的TM偏振態(tài)的有效折射率，確定TM偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長入2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率；若泵浦光的偏振態(tài)為TE偏振態(tài),則基于信號光的TE偏振態(tài)的有效折射率，確定TE偏振態(tài)在所采用的微環(huán)光開關(guān)中的微環(huán)的透射峰位置，取所述透射峰位置作為第一轉(zhuǎn)換光的波長λ 2，從而得到第一轉(zhuǎn)換光頻率； 所述輸入波長轉(zhuǎn)換單元包括N個非線性介質(zhì)波導(dǎo)，信號光與泵浦光發(fā)生非線性效應(yīng)，生成波長為λ 2、偏振態(tài)與泵浦光的偏振態(tài)相同的第一轉(zhuǎn)換光； 所述偏振分束濾波單元包括N個分束/濾波器，所述分束/濾波器的3dB帶寬大于或等于所述光信號的帶寬，用于對輸入波長轉(zhuǎn)換單元輸出的包括信號光、泵浦光和第一轉(zhuǎn)換光的各路混合光進(jìn)行濾波處理，濾除泵浦光、以及波長為λ 1、偏振態(tài)與泵浦光相同的光波；所述微環(huán)光開關(guān)矩陣單元，包括N個微環(huán)光開關(guān)，用于對偏振分束濾波單元濾波后的N路光進(jìn)行光交換處理； 所述輸出稱合單兀包括分光器、N個稱合器,所述分光器用于將波長為λ、偏振態(tài)與所述第一轉(zhuǎn)換光的偏振態(tài)相同的泵浦光分成N路泵浦光，所述泵浦光與微環(huán)光開關(guān)矩陣單元輸出的光經(jīng)耦合器耦合后進(jìn)入輸出波長轉(zhuǎn)換單元； 所述輸出波長轉(zhuǎn)換單元包括N個非線性介質(zhì)波導(dǎo)，泵浦光與微環(huán)光開關(guān)矩陣單元輸出的光發(fā)生非線性效應(yīng)，生成波長為λ 1、偏振態(tài)與第一轉(zhuǎn)換光的偏振態(tài)相同的第二轉(zhuǎn)換光；且所述第二轉(zhuǎn)換光與輸入耦合單元接收的信號光的功率和相位相同； 所述偏振合束濾波單元包括N個合束/濾波器，所述合束/濾波器的3dB帶寬大于或等于所述光信號的帶寬，用于濾除所述輸出波長轉(zhuǎn)換單元輸出的各路混合光中的泵浦光、第一轉(zhuǎn)換光，輸出波長λ 1、偏振態(tài)為TM偏振態(tài)和TE偏振態(tài)的光。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分束/濾波器為微環(huán)結(jié)構(gòu)，所述微環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與微環(huán)光開關(guān)矩陣單元中的微環(huán)相同，所述微環(huán)結(jié)構(gòu)的自由光譜范圍大于第一轉(zhuǎn)換光的波長與信號光的波長的差值，且微環(huán)結(jié)構(gòu)的3dB帶寬大于等于所述信號光的帶寬。
【文檔編號】G02B6/27GK104238023SQ201410447484
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張中一, 武保劍, 文峰, 張鴻潮, 邱昆 申請人:電子科技大學(xué)