现代通信一直在向高速率、大容量方向发展，未来的远程光通信将属于全光网，而先进的光波分复用技术代表了未来光通信网的发展方向。在波分复用系统里信号的处理，包括复用、解复用、开关和路由也都将采用全光技术。许多对信号的控制可以通过对波长的控制来实现，要实现诸如分离、选择和开关信号等控制功能，全光波长转换器是一个重要的组成部分，它可以减少波分复用系统中光交叉连接点处的阻塞。全光波长转换是指利用光的非线性效应，将输入波长信号在光域内直接转移到某一新的波长上，无需经过光-电转换。基于半导体光放大器进行的全光波长转换技术有：交叉增益调制，交叉相位调制，四波混频。本论文主要讨论如何更好地利用 SOA 中的四波混频效应进行波长转换。在 WDM 系统中，要求全光波长转换器具有偏振不敏感、对信号的调制格式和比特率透明、宽的调谐范围内平坦的转换效率及信噪比。但是很多研究表明在半导体光放大器中传统的单泵浦四波混频技术并不能满足这一要求，在单泵浦情况下，转换效率随着波长失谐的增大而迅速下降，从而导致产生的共轭光功率的变小和信噪比的恶化。而采用偏振方向互相垂直的双泵浦光源可以有效解决这一问题。泵浦光 1 和信号光的偏振方向为x方向，即与 SOA 的 TE 模的同向，泵浦光 2 的偏振方向与泵浦光 1 和信号光垂直，为 y 方向。输入偏振态和输出光谱如图 1 所示，据 lumped 模型，输出的光场为ErF = (Ars ? Ar1)r(ωS ?ω1)Ar2 exp{i[(ωS ?ω1 + ω2)t + ΦS ? Φ1 + Φ2 ]} + (Ar2 ? Ar1)r(ω2 ?ω1)ArS exp{i[(ω2 ?ω1 +ωS)t + Φ2 ? Φ1 + ΦS ]} (1)<WP=85>其中 r(?ω)2 = R(?ω)， A1 = P1Gx ， As = PsGx ， A2 = P2Gy 。 Y pump2 signal x pump1 (a) ?ω1 signal ?ω2 ?ω2 F C D G B A E pump1 pump2 (b) 图 1 (a)入射光偏振态 (b)输出光谱由于两泵浦光偏振态互相垂直，ErF 中第二项就消失了。据转换效率和信噪比公式η = PF Ps ，SNR = PF PASE 得 η = PF PS = P1P2GxGyR(?ω1) 2 (2) SNR = P1P2PsGxGyR(?ω1) PASE 2 (3)公式(2) (3)表明只要频率失谐?ω1和 SOA 的增益与光频率无关，转换效率与信噪比就与?ω2 无关。我们设计了一个四波混频方案来获得偏振不敏感及宽范围的波长变换。如图 2 所示。泵浦波 1(P1)在掺铒光纤放大器(EDFA)放大后与信号波<WP=86>(S)经 3-dB 光耦合器(OC1)入射到环行器(C)的 1 端口，由环行器 2 端口输 PBS2 P2 PC3 PC6 SOA PC2 PC5OC2 OC3 Signal C PC4 OC1 PBS1 P1 EDFA PC1 OSA 图 2 实验方案图出的光束经偏振分束器(PBS1)分成偏振态相互垂直的两束光波并以相对传播的方向入射到 SOA 的两个端口。光纤偏振控制器 1(PC1)用来调整泵浦波 1 在偏振分束器 1 的入射端口处的偏振态，目的是使泵浦波 1 经偏振分束器后能分成等强度的两束光。光纤偏振控制器 2(PC2)用来模拟信号光的任意偏振态。另一束可调谐泵浦波 2(P2)经光纤偏振控制器 3(PC3)及偏振分束器 2(PBA2)后同样被分成偏振态相互垂直强度相等的两束光。来自于偏振分束器 1 和 2 的信号光，泵浦波 1 及泵浦波 2 通过光耦合器2(OC2)及光耦合器3(OC3)合成后以相对的传播方向入射到SOA的两个端口。调整光纤偏振控制器 4，5 使信号波及泵浦波 1 的偏振态分别与 SOA的 TE 模及 TM 模一致。光纤偏振控制器 7，6 使泵浦波 2 的偏振态分别平行于 SOA 的 TM 模及 TE 模。这样在 SOA 中每个传播方向上，两个泵<WP=87>浦波的偏振态是相互正交的。在 SOA 中经混频而产生的共轭波与同向的泵浦波 1，2 及信号波沿着泵浦波 1 的路径传播并在偏振分束器 1 处耦合。PBS1 还可以衰减泵浦波 1，信号波及偏振态不同于泵浦波 2 或者共轭波的噪声。转换的信号波由耦合器的3端口输出再经光谱分析仪(OSA)观察。 实验中，半导体光放大器的小信号增益为 25-dB，饱和输出功率为9-dBm。在 170mA 偏置电流下，SOA 的 TE 模/TM 模最大增益差为 0.8dB。泵浦波 1 的波长固定为 1553.6nm。考虑到国际电信联盟标准部所建议的50GHz 的信道间隔,输入的信