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全光波长转换技术是未来密集波分复用(DWDM)光通信网络中的关键技术之一，而全光波长转换器是DWDM网络中的关键器件，在网络互联、光交换、动态波长路由、波长再利用等方面有着广泛的应用。基于质子交换光波导的准相位匹配级联倍频差频(SHG－DFG)型全光波长转换技术具有对信号比特率和调制形式完全透明、相位共轭、多波长同时转换、极低的噪声指数等独特优点，并且信号光和泵浦光都在1.55um波段，是一种非常有应用前景的光波长转换技术。本文对SHG－DFG型全光波长转换技术进行了理论和实验两方面的研究。主要研究内容包括：
(1)阐述了全光波长转换器在未来光通信系统中的重要作用以及全光波长转换器的常见种类，介绍了SHG－DFG型光波长转换器的实现原理和研究现状。
(2)在非线性光学和光波导理论的基础上建立了SHG－DFG型光波长转换器的理论模型，得到了描述准相位匹配光波导中光波长转换过程的非线性耦合波方程组。对波长转换过程进行了数值模拟分析，并对波长转换效率、转换带宽等性能指标与波导尺寸、信号与泵浦功率、信号与泵浦波长等参数之间的关系进行了计算与分析。
(3)理论上分析了质子交换光波导的性能，优化了波导制作参数，在铌酸锂晶体上制作了质子交换光波导；设计各种光刻掩模版，并进行周期极化反转实验，成功获得波长转换器的原型器件。
(4)实验研究了基于掺镁近化学计量比周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导的1.55um波段的SHG-DFG型光波长转换。获得了较为理想的波长转换实验结果，并对波长转换效率和转换带宽进行了测试与分析。