適用於模分復用光纖通信網路的新型全光開關基礎研究

《適用於模分復用光纖通信網路的新型全光開關基礎研究》是依託華中科技大學，由徐競擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：適用於模分復用光纖通信網路的新型全光開關基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐競
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

光纖通信網路依然是下一代網路的核心，受到光纖非線性效應的影響，單模光纖的通信容量已經接近理論極限，有效擴容的方法之一是發展模分復用技術。另一方面，全光開關技術可以有效克服光電光轉換以及電子瓶頸問題，是實現光纖網路大容量交換、靈活可控的核心技術。在模分復用背景下，全光開關技術需要發展模間控制機制來應對新的開關內容和要求。擬利用模分復用帶來的空間場分布這一新維度，探索適用於模分復用光纖通信網路全光交換的模間控制機制。擬選擇工藝成熟的多模光纖作為主要的非線性媒質，利用其三階非線性效應，藉助已有一定研究基礎的多模非線性耦合模型，從理論和實驗方面研究基於模間交叉相位調製效應和模間四波混頻效應的全光開關方案。主要創新點包括針對模分復用光纖通信網路提出了基於模間控制非線性的新型全光開關機制，及克服多模光纖隨機模式耦合、提取開關信息的有效方法，可望對模分復用全光網路的全光交換技術起到一定的指導作用。

結題摘要

模分復用技術能夠在兼容已有成熟復用技術的基礎上，進一步提高系統的通信容量，是未來光纖通信系統發展極有潛力的方向之一。另一方面，全光開關技術可以有效克服光電光轉換以及電子瓶頸問題，是實現光纖網路大容量交換、靈活可控的核心技術。在模分復用背景下，全光開關技術需要發展模間控制機制來應對新的開關內容和要求。本項目提出利用模分復用帶來的空間場分布這一新維度，探索適用於模分復用光纖通信網路全光交換的模間控制機制。選擇工藝成熟的多模光纖作為主要的非線性媒質，利用其三階非線性效應，藉助國內外已有一定研究基礎的多模非線性耦合模型，探索適用於模分復用光纖通信網路的新型全光開關機制。本項目緊緊圍繞項目主題，開展了一系列適用於模分復用光纖通信網路的新型全光開關的基礎研究。通過三年的項目開展，研究了多種光開關機制，包括模間交叉相位調製（XPM）光開關、模間四波混頻（FWM）光開關，還開展了利用模內四波混頻效應的多路並行光開關機制及其套用研究，及其通過多模轉單模的多模光開關研究。基於多模非線性薛丁格耦合方程，建立了完整的數值仿真模型，從理論和實驗上驗證了模間交叉相位調製效應。通過尋找合適的集成波導參數，利用數值仿真模型，驗證了基於模間四波混頻效應的10Gbit/s模式A對B的開關控制。基於多模轉單模新思路實現了大於40Gbit/s的多模光開關操作（185.8Gbit/s）並套用在多模波長轉換以及多路全光邏輯操作等套用中。另外還開展了針對雙各向異性這一類特殊多模波導的耦合模理論分析。本項目針對模分復用系統的光開關技術進行了探索，為下一代光通信網路的全光、智慧型化提供了一些知識儲備。