【摘 要】
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全光波长转换器是光交换网络中的一种关键功能器件,可以通过介质的非线性效应来实现,是当前研究的一个热点。基于四波混频(FWM)的全光波长转换技术可以实现对信号频率、相位
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全光波长转换器是光交换网络中的一种关键功能器件,可以通过介质的非线性效应来实现,是当前研究的一个热点。基于四波混频(FWM)的全光波长转换技术可以实现对信号频率、相位的严格透明,可以使波长转换与信号的形式无关,具有良好的发展前景。(Silicon-on-insulator, SOI)材料是一种新型的硅基光电子材料,在光通信波段的拉曼和克尔非线性系数分别比传统的单模光纤高1000倍和200倍以上,由于SOI波导中的硅芯和二氧化硅包层之间大的折射率差(Δn=2),可以将光限制在微米或亚微米尺寸的波导芯中,因此具有更强的非线性。高非线性特性能够使光波在低功率、短SOI光波导(<5cm)中产生较强的非线性作用,能够实现低功率、高带宽、高速、低成本、芯片级的非线性电子功能器件。本文的主要工作是基于SOI波导中的四波混频效应实现波长转换的研究,主要内容包括：介绍SOI波导的性质以及相关的硅基光波导器件,并研究了SOI波导中FWM的基本理论,给出描述SOI波导中实现FWM的方程组。并针对实现四波混频效应的相位匹配进行分析,讨论了影响四波混频的各种因素及其对FWM的影响。在此基础上对基于SOI波导的波长转换进行了模拟仿真,分析了色散、泵浦功率、自由载流子寿命、波导长度对波长转换效率的影响,同时研究了这些参数对波长转换器噪声指数的影响。指出高的泵浦功率不一定会带来高的转换效率,同时较高的泵浦功率会劣化噪声指数；自由载流子寿命对转换效率及噪声指数均有很大的影响,应尽量减小其寿命；波导长度的选择应根据实际需要来确定。最后,对文章进行了总结,对后续的研究工作提出了设想与展望。
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