基于DFB激光器的波长转换器设计与实现

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摘 要：设计并实现了一个基于DFB 激光器的波长转换器。该波长转换器分为接收、温控和发射3 个模块。接收模块将光信号转化为发射模块所需的电压信号，使发射模块驱动激光器产生光信号。温控模块用以稳定半导体激光器的发射功率和波长。最终使入射的1310nm 波长的光信号转化为波长控制精度高的1550nm 波长的光信号。 关键词：波长转换 DFB 激光器 温度控制 TEC 引言 21 世纪是一个信息化的社会，大量的信息传送需要大容量的系统波分复用(WDM)技术。WDM 技术的实现使得光纤到户已不再是遥不可及的梦想。WDM 系统不仅仅能使系统的容量成倍增长，而且可以利用波长完成路由和交换等功能。按照ITU－T 标准，各信道中心波长间隔Df 为100GHz (0.8nm)，全波窗口可以同时容纳425 路波长信道，总传输容量可达4.25Tb/s以上。虽然WDM 网络的带宽可以满足每个用户的需求，但是系统的波长数目仍然大大少于实际的节点数目和用户数目。这就使得不同地点的发射机向同一目的地以同一波长发送信号时，在很多节点的多个波长上的交换信号会发生冲突。解决上述问题的关键技术就是利用波长转换技术。 本文所要阐述的波长转换器主要基于DFB 激光器，将1310nm 的光信号转换为1550nm的光信号。通过调节温度改变并稳定激光器波长，使普通DFB 激光器达到DWDM 激光器的要求。 1 系统概述 波长转换即为波长的再分配和再利用以解决交叉连接中的波长竞争，有效地进行路由选择，降低网络的阻塞率，从而提高网络的灵活性和可扩展性，同时也有利于网络的运行、管理和控制，以及通道的保护倒换。虽然全光交换网都已开始出现,但在波长转换这一技术上，人们似乎还没有完全找到一种全光的解决方案。这就必然涉及到O/E和E/O之间的转换。 在光网络体系发展的诸多关键中，首先是超大容量信息载入技术的实现，Tb/s 级信息比特量的传输将成为发展光网络的起点，目前(2.5～10)Gb/s 的单信道传输容量是最经济的选择方案。Tb/s 级超大信息容量的传输必须采用复用技术。波长的精确度和高度的稳定性是DWDM 技术对光子源器件最重要、最基本的要求。 其对波长转换器的基本要求是：转换速度要快（至少对2.5Gb/s 的信息流能够响应）；对光信息流的各种传输格式是透明的；有较宽的转换范围；对输入信号光功率要求不太高；偏振敏感度小；啁啾噪声低等。波长变换要求对偏振不敏感，不因传输中受环境影响引起的偏振态变化导致传输质量的下降。 本波长转换器信号格式是调频模拟信号。分为接收、发射和温控3 个模块，可以工作在－5