未来计算系统中的光互连

论述了光互连网络对巨型计算机和智能计算机发展的重要作用，指出了光互连网络是解决目前电子计算机中通信“瓶颈”的关键，讨论了采用光互连的物理依据，强调了光互连网络的高效，快速和大容量特性。最后分析了我们正在研究的光学交叉开关互连网络的几个关键参数和初步实验结果。     

自由空间光互连的发展

介绍自由空间光互连技术的发展。评述如何利用自由空间光互连技术构成互连网络和利用自由空间光互连技术在二维光电逻辑元件中实现三维光互连的早期研究、目前自由空间光互连技术在VLSI中的应用以及自由空间光互连的前景。     

光互连技术在信号处理中的某些应用

叙述了近年来在天津大学研究及开发光互连网络的情况。这些研究围绕着解决信号传输中的延迟和通信带宽,开展的研究工作有：完成包括64个处理器的光电混合处理器阵列系统;giga—bit／s机群系统光互连链路;在链路中采用时分复用技术(TDM),实现了“虚拟并行传输”;在链路中设计了硬件路由功能,并组成光环网;在网络系统中实现波长路由,并建立了波长路由双环网,采用该技术可以避免路由延迟;在光互连网络中应用了MEMS光开关,实现了星型一环形二级结构;用同步光传输技术实现了多通道数据传输卡。     

具有旋转连接功能的双层光互连网络设计

在设计的双层光互连网络中,上层网络是星型连接,依靠数字路由结点进行通信.单通道最大传输速率为1.4 Gbps,数字路由结点吞吐率大于10 Gbps,底层为网络接口卡和结点机连成的环形网,峰值传输速率为1.056 Gbps.在底层网络中个别结点机与传感器之间配置有光纤旋转连接器,可传输动态数据.经计算,环网内最大通信延迟时间小于5.292 μs,互连网络的平均通信延迟时间为11.03 μs,环形网络的最大数据传输带宽为50 Mbit/s.     

光互连Omega网络与全交叉网络拓扑等价的多样性

本文对互连网络拓朴等价的分析方法作了简单评述,并采用互连网络拓朴等价的图分析法分析了自由空间光学互连Omega网络与全交叉网络的拓朴等价及其多样性,拓展了Omega网络在通信交换、数字光计算以及并行多处理机系统的潜在应用。     

实现交叉光互连的全息元件的研究

光学互连与电互连相比,具有并行处理、传输速度快、信息容量大、空间频带宽、串音小和能量损耗低等优点,因此在光计算和信息处理领域中成为越来越吸引人的课题[1~4].在光信息处理中,光互连在实行多种函数及变换过程中具有重要的地位[5].在数字光计算中,光互连可实行多种算法和构造,其中自由空间规则光互连如全混洗(perfect shuffle)光互连、交叉(crossover)光互连及蝶(butterfly)光互连已得到广泛研究和应用[6~8].     

光互连网络中的光学比较交换实现方法

本文提出了一种全混洗交换光互连网络中对两个数字光信号进行比较交换的新方法。用液晶光调制器和光导开关构成数字光信号交换控制单元,自动完成两列数字光信号大小的并行比较和交换     

数字光开关网络中四功能交换开关光学Omega网络

本文提出了一种用于数字光开关网络中，四功能交换开关光学Ｏｍｅｇａ网络。文中详细地阐述了用液晶空间光调制方法实现光学四功能交换开关，和Ｏｍｅｇａ互连网络的原理，并给出了光学系统和实验结果。     

自由空间光学Comega多级互连网络特性研究

光学Ｃｏｍｅｇａ网络是一种新颖的易于光学实现的多级光互连网络。本文对该网络结构及特性进行了详细分析，和到了网络的互连函数，并给出了它与Ｓｔａｒａｎ，Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ，Ｏｍｅｇａ，Ｂａｎｙａｎ及基准等常见网络的拓扑等价证明。     

基于2×2光开关的光交换系统研究

本文详细描述了基于光信元（photoniccel）进行交换的光交换系统模型,讨论了光信元的帧结构方法,并完成了2×2LiNbO₃光开关交换单元实验,其技术性能指标为:工作速率155Mb/s;消光比优于20dB;插入损耗小于5dB。     

MEMS与MEMS光开关

微机电系统(MEMS)技术是一种新型制造技术,在光通信的发展中得到广泛的应用,有极大的市场价值.在整个光通信中,光开关是较为重要的光无源器件,在光网络系统中可对光信号进行选择性操作.随着光通信的日益发展,对光开关的技术要求也日益提高,利用MEMS技术制作的新型光开关具有体积小、重量轻、能耗低、集成化程度高等特点,从而日益成为研究的热点.本文简单介绍了MEMS技术和其主要特点,并较详细地阐述了MEMS技术在光通信中的应用,以及MEMS光开关的结构、发展趋势和目前存在的主要问题.     

光互连网络中四功能交换开关研究

由节点开关单元按照一定的连接规则所构成的光互连网络,在全光通信和光信息处理中具有重要的应用。基于节点开关一般实现光信号的直通和交换功能的特点,利用成熟的偏振光控制技术,通过位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制,完成信号的路由和开关动作,从而设计出具有直通、交换、上播和下播功能的节点交换开关。与传统设计思想相比,该方法不仅能够充分利用信号光的能量,有效的减少光能量的损耗,而且还具有与偏振无关等特点。该四功能交换开关,对于优化和拓展光互连网络的结构和功能具有一定的意义。     

全混洗交换Omega互连网络的光学实现

本文提出了一种由左、右全混洗和空间光开关列阵组成的等效Omega网络;成功地设计了一种实现全混洗互连的低损耗,等程的光学组合棱镜.由两块光学组合棱镜和空间光开关列阵组合成的光学系统实现了全混洗交换光学互连网络,该光学互连网络已在实验中得到了证实.     

光互联网的抗毁性设计研究

由于互联网层叠模型中多层都存在重复的保护与恢复机制，致使互联网的实现极其复杂，造成网络传输效率较低，而且拥塞。随着密集波分复用（DWDM）的广泛使用和网络底层性能的大幅度提高，已经不需要再对网络中多层进行重复保护与恢复。在此基础上，采用了未来光互联网3层 (应用层、IP层和光互联层) 协议模型，并对其中的光互联层的保护进行了深入的研究，提出了部分共享备用路径保护(P-SPP)方法。此模型能充分利用IP层电子的灵活恢复机制与光互联层的快速保护与恢复机制，提高光互联网的传输性能，以适应目前高速发展的互联网对传输带宽的要求。     

170 Mb/s multilevel transmission over 115 m standard step-index plastic optical fiber using an integrated optical receiver

An optical receiver having a high linearity is used for multilevel communication over standard step plastic optical fiber. A large-diameter photodiode with an antireflection coating optimized for red light was integrated. These features enable the used optical receiver to be a promising plastic optical fiber receiver. An error free (< 10⁻⁸) 170 Mb/s data rate over 115 m standard PMMA step-index plastic optical fiber is achieved with four-level and eight-level pulse amplitude modulation.     

Design of a Two-layer Scalable Wavelength Routing Optical Interconnection Network

In this paper, a two-layer scalable wavelength routing optical interconnection network is presented. The top layer of the network is a multi-wavelength bi-directional optical bus which has high-bandwidth and low-latency; the sub-layer of the network is single-wavelength synchronous pipelined ring which has low communication latency and high-scalability. The way to implement the optical system of the network is put forward, and the synchronous pipelined optical interconnect ring is designed and implemented.     

Design of a Two layer Scalable Wavelength Routing Optical Interconnection Network

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｍａｄｅｕｐｏｆｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｓｏｒｐｅｒｓｏｎａｌｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂｙｎｅｔｗｏｒｋｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔｒｅａｍｏｆｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［１,２］．Ｗｉｔｈｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｎｏｄｅｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ,ｉｔｂｅｃｏｍ…     

Performance analysis of electronic code division multiple access based virtual private networks over passive optical networks

A solution for implementing multiple secure virtual private networks over a passive optical network using electronic code division multiple access is proposed and experimentally demonstrated. The multiple virtual private networking capability is experimentally demonstrated with 40 Mb/s data multiplexed with a 640 Mb/s electronic code that is unique to each of the virtual private networks in the passive optical network, and the transmission of the electronically coded data is carried out using Fabry-Perot laser diodes. A theoretical scalability analysis for electronic code division multiple access based virtual private networks over a passive optical network is also carried out to identify the performance limits of the scheme. Several sources of noise such as optical beat interference and multiple access interference that are present in the receiver are considered with different operating system parameters such as transmitted optical power, spectral width of the broadband optical source, and processing gain to study the scalability of the network.