含EDFA的非线性Sagnac干涉仪型全光开关的实验研究

【摘要】： 随着现代社会对信息传输容量和速度要求的不断提高,基于密集波分复用技术和全光交换技术的全光网络将成为新一代高速宽带综合业务网络首选。光开关作为全光交换的核心器件,它的作用也日益突出,主要应用于全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接及自愈保护等功能。同时,随着通信速率的飞速增长,对光开关的开关速度等指标提出了更高的要求。光控光开关,即全光开关,因为有着稳定、高速、大容量、无须光电转换等许多优点,越来越受到研究者的重视。 萨格奈克(Sagnac)干涉仪作为一种广泛应用的新型光纤器件,具有结构紧凑、稳定,制作相对容易,对环境不敏感等优点,它可以灵活地构成各种全光器件。 本文以非线性萨格奈克干涉仪的工作原理为基础,首先介绍了几种基于光纤三阶非线性实现的全光开关结构,推导它们的开关阈值的数学表达式,分析了它们的优缺点。然后重点分析了在环内非对称地插入光放大器的非线性萨格奈克干涉仪全光开关的开关特性,分别考虑了连续光和脉冲光输入的情况。 实验方面,首先在现有实验室条件下,制作了一个双向的掺铒光纤放大器,并对其性能进行测试和分析。然后将所制作的双向掺铒光纤放大器,非对称地插入萨格奈克环内,构成一个非对称环镜光开关,测试和分析了其开关特性。在连续光输入的情况,由于掺铒光纤放大器的引入,增加了环内光功率,导致了受激布里渊散射的产生,严重影响了开关特性的测量工作。为避免受激布里渊散射的影响,改用飞秒脉冲光作为信号光输入,同时用较短掺铒光纤代替数千米普通光纤,增加环内的非线性。考虑到双向掺铒光纤放大器的增益随信号光强增加而较快地下降,进而改用固定光强的信号光功率输入,通过改变放大器的泵浦光强,我们观察到透射光的开关变化。这是一种交叉调制全光开关。