專利名稱：含有耦合諧振腔的寬帶光纖緩存器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬帶光纖緩存器，尤其涉及一種含有耦合諧振腔的寬帶光纖緩存器，適用于光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
目前，光傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入商用階段，然而，基于光分組交換的光網(wǎng)絡(luò)還沒有進(jìn)入應(yīng)用階段，其原因是光緩存技術(shù)還不成熟。用光電光的方式進(jìn)行處理和儲(chǔ)存信息速度已達(dá)到電子帶寬的物理極限，光交換網(wǎng)絡(luò)的交換速率受到電子瓶頸的限制，于是研究光緩存技術(shù)一直是國際上的研究主題。目前，光緩存技術(shù)有兩種趨勢第一，采用長的儲(chǔ)存介質(zhì)，如光纖，其長度可達(dá)1公里到幾十公里。第二是使用慢光來降低群速度，即使用較短的傳輸介質(zhì)，使光脈沖的群速度減慢，可使光脈沖在介質(zhì)中停留較長時(shí)間。目前，這兩種方法都有缺點(diǎn)，第一種方法的光纖太長，不利于集成，成本高，而且光脈沖的損耗大。第二種方法，介質(zhì)雖短， 但帶寬窄，且光脈沖在儲(chǔ)存過程中要發(fā)生由于色散引起的畸變，使儲(chǔ)存信息失真。因此，研究新型寬帶無色散光纖緩存器，是光分組交換網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種含有耦合諧振腔的寬帶光纖緩存器，具有帶寬寬，儲(chǔ)存介質(zhì)短而且無信號(hào)畸變的優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，寬帶光纖緩存器由輸入光纖、輸出光纖和耦合諧振腔光纖構(gòu)成，在輸入光纖和輸出光纖之間有耦合諧振腔光纖，所述耦合諧振腔光纖由三種不同折射率的介質(zhì)組成，三種不同介質(zhì)間隔排列并在傳播方向上呈周期性變化，其中折射率最高的介質(zhì)周期最長。
WDM(波分復(fù)用)信號(hào)光依次經(jīng)過輸入光纖進(jìn)入耦合諧振腔光纖，由于折射率較低的介質(zhì)對(duì)信號(hào)脈沖起前向傳播的作用，而折射率較高的介質(zhì)由于在傳播方向上周期性變化，對(duì)信號(hào)脈沖具有布拉格反射作用，兩者共同作用的結(jié)果，使光脈沖信號(hào)群速度降低，但光脈沖具有較高的色散；而三者中折射率最高的介質(zhì)由于在傳播方向上也呈長周期性變化，可以對(duì)信號(hào)脈沖的頻率帶寬進(jìn)行拓展，以及對(duì)寬帶信號(hào)脈沖具有色散補(bǔ)償作用，三者共同作用的結(jié)果，能使寬帶信號(hào)脈沖群速度減慢和色散得到補(bǔ)償，因此實(shí)現(xiàn)了寬帶無色散的信號(hào)緩存。
本發(fā)明的寬帶光纖緩存器的信號(hào)帶寬和緩存時(shí)間取決于耦合諧振腔光纖的物理參數(shù)，如三種不同介質(zhì)的折射率和周期。
本發(fā)明中，輸入光纖和輸出光纖的結(jié)構(gòu)與物理參數(shù)與用于傳輸?shù)膯文９饫w相同。耦合諧振腔光纖的三種介質(zhì)的折射率取值在1.4-2.4范圍，三種分別取低、中、高折射率的介質(zhì)在傳播方向上的周期分別為0.2-4.0，0.2-4.0，1.0-5000微米。
本發(fā)明所述的耦合諧振腔光纖可以為線性光纖，也可以為非線性光纖。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易，通過參數(shù)的適當(dāng)選取，可以得到任意緩存時(shí)間的寬帶光纖緩存器，可以推動(dòng)WDM光纖通信系統(tǒng)和光分組交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。


圖1為本發(fā)明的寬帶光纖緩存器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的寬帶光纖緩存器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，寬帶光纖緩存器由輸入光纖，輸出光纖和耦合諧振腔光纖構(gòu)成。耦合諧振腔光纖由三種不同折射率的介質(zhì)組成，圖1中的n1、n2、n3分別為耦合諧振腔光纖中三種介質(zhì)的折射率，三種不同介質(zhì)間隔排列并在傳播方向上呈周期性變化，其中折射率最高(n3)的介質(zhì)周期最長。
WDM信號(hào)光依次經(jīng)過輸入光纖進(jìn)入耦合諧振腔光纖，由于折射率較低的介質(zhì)對(duì)信號(hào)脈沖起前向傳播的作用，而折射率較高的介質(zhì)由于在傳播方向上周期性變化，對(duì)信號(hào)脈沖具有布拉格反射作用，兩者共同作用的結(jié)果，使光脈沖信號(hào)群速度降低，但光脈沖具有很高的色散；而三者中折射率最高的介質(zhì)由于在傳播方向上也呈長周期變化，可以對(duì)信號(hào)脈沖的頻率帶寬進(jìn)行拓展，以及對(duì)寬帶信號(hào)脈沖具有色散補(bǔ)償作用，三者共同作用的結(jié)果，能使寬帶信號(hào)脈沖群速度的減慢和色散得到補(bǔ)償，因此實(shí)現(xiàn)了寬帶無色散的信號(hào)緩存。
本發(fā)明的寬帶光纖緩存器的信號(hào)帶寬和緩存時(shí)間取決于耦合諧振腔光纖的物理參數(shù)如三種不同介質(zhì)的折射率和周期。
本發(fā)明的寬帶光纖緩存器的輸入和輸出光纖的長度可在1-1000微米之間選擇，光纖的結(jié)構(gòu)與物理參數(shù)與用于傳輸?shù)膯文９饫w相同。所述耦合諧振腔光纖的三種介質(zhì)的折射率取值在1.4-2.4范圍，三種分別取低、中、高折射率的介質(zhì)在傳播方向上的周期分別為0.2-4.0，0.2-4.0，1.0-5000微米。
所述耦合諧振腔光纖可以為線性光纖，也可以為非線性光纖。
以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的具體說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例本發(fā)明實(shí)施例中，寬帶光纖緩存器的輸入和輸出光纖的長度為10微米，纖芯半徑為1微米，光纖的結(jié)構(gòu)與物理參數(shù)與用于傳輸?shù)膯文９饫w相同。耦合諧振腔光纖的三種介質(zhì)的折射率n1、n2、n3分別為1.45，1.5，1.6，在傳播方向上的周期分別為1.0，1.2，5.0微米，纖芯半徑為1微米。
設(shè)定信號(hào)脈沖中心波長為1550nm，其脈沖頻域有效帶寬為10nm，n1＝1.45，n3-n2＝0.01，根據(jù)公式ΔωB＝2πcΔλ/(λc)2，(λc是信號(hào)脈沖中心波長，Δλ是信號(hào)脈沖帶寬，可解得頻域帶寬ΔωB＝7.8458THz，通過數(shù)值計(jì)算，得到超結(jié)構(gòu)(折射率為n3的介質(zhì))周期ΛS＝1.0683×10-4m。于是可計(jì)算得到(c/Vg)2＝(Sn1)2＝3.06，其中σ＝ΔnΛS/(2λB)，S＝sinh(πσ)/(πσ)，vg＝c/(n0S)，c為真空光速，vg為脈沖群速度，S為群速度衰減因子，λB是n1介質(zhì)的布拉格反射波長。可計(jì)算得到波長寬度Δλ與Δn＝n3-n2之間的關(guān)系，以及ΛS與不同群速度之間的關(guān)系。表1給出了寬帶光纖緩存器的帶寬Δλ和介質(zhì)的折射率差Δn之間的關(guān)系，表2為本發(fā)明的寬帶光纖緩存器的群速度和介質(zhì)的折射率和周期的關(guān)系。
表1 Δn與Δλ(單位為nm)的關(guān)系

表2 c/vg與ΛS之間的關(guān)系

權(quán)利要求
1.一種含有耦合諧振腔的寬帶光纖緩存器，包括輸入光纖和輸出光纖，其特征在于在輸入光纖和輸出光纖之間有耦合諧振腔光纖，所述耦合諧振腔光纖由三種不同折射率的介質(zhì)組成，三種不同介質(zhì)間隔排列并在傳播方向上呈周期性變化，其中折射率最高的介質(zhì)周期最長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的含有耦合諧振腔的寬帶光纖緩存器，其特征在于所述耦合諧振腔光纖的三種介質(zhì)的折射率取值在1.4-2.4范圍，三種分別取低、中、高折射率的介質(zhì)在傳播方向上的周期分別為0.2-4.0，0.2-4.0，1.0-5000微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有耦合諧振腔的寬帶光纖緩存器，包括輸入光纖、耦合諧振腔光纖和輸出光纖。耦合諧振腔光纖由三種不同折射率的介質(zhì)組成，三種不同介質(zhì)間隔排列并在傳播方向上呈周期性變化。WDM信號(hào)光經(jīng)輸入光纖進(jìn)入耦合諧振腔光纖，折射率較低的介質(zhì)對(duì)信號(hào)脈沖起前向傳播作用，折射率較高的介質(zhì)由于在傳播方向上周期性變化，對(duì)信號(hào)脈沖具有布拉格反射作用，兩者共同作用使光脈沖信號(hào)群速度降低，但光脈沖具有很高的色散；而折射率最高的介質(zhì)由于在傳播方向上呈長周期變化，可對(duì)信號(hào)脈沖的頻率帶寬進(jìn)行拓展，并對(duì)寬帶信號(hào)脈沖具有色散補(bǔ)償作用，三者共同作用的結(jié)果能使寬帶信號(hào)脈沖群速度的減慢和色散得到補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)寬帶無色散的信號(hào)緩存。
文檔編號(hào)H04B10/18GK101060371SQ20071004105
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者姜淳, 江曉弘 申請人:上海交通大學(xué)