基于半导体光放大器的光控器件中控制光的性能分析

在O-RPR(optical resitient packet ring)光弹性分组环的基础上分析了在双环耦合全光缓存器这一基于半导体光放大器(SOA)的光控器件中要顺利实现数据的读写控制对光控制层功率提出的要求及其影响因素，讨论了由于信号光脉冲形状不是理想方波而造成的啁啾及脉冲压缩现象，分析了控制光功率波动及其信噪比对输出数据造成的影响. 得到的结论对其他基于SOA的光控器件同样具有借鉴意义. 关键词： O-RPR光弹性分组环 基于SOA的光控器件 双环耦合全光缓存器 控制层光功率     

全光地址识别机理的研究

在面向分组业务的全光交换系统中,采用全光地址处理技术可以减少处理时延,大大提高信息处理速度和网络吞吐量,对全光网络的研究具有重要意义。分析了光正交码的自相关性与互相关性,并将其特性应用于全光传送网中,以针对未来基于光分组业务的全光环网为例,提出了一种光分插复用器的新型结构,给出了总体应用设计规则,重点研究和分析了全光地址识别机理和相关的应用设计方法,给出了针对全光环网组网规模的仿真分析结构和基本实验结果。结果表明采用所提出的设计原则和设计方法来实现全光地址识别是可行的。     

10 GHz全光帧时钟提取的理论和实验研究

提出了一种新型的10 GHz全光帧时钟提取的提取方案。采用低精细度的法布里-珀罗(F-P)滤波器直接提出帧时钟,保证帧时钟的快速建立和快速消失。利用半导体光放大器(SOA)的自增益调制效应(SGM)对法布里-珀罗滤波器提取的帧时钟进行整形,降低帧时钟的幅度噪声。并推导了法布里-珀罗滤波器的精细度和半导体光放大器的自增益调制效应对帧时钟建立时间、消失时间的影响。通过理论分析表明,利用半导体光放大器的自增益调制效应可以降低帧时钟的幅度噪声并加快帧时钟建立速度。实验中,用上述方案对10.075 GHz的帧信号进行了全光帧时钟提取,得到了建立时间为8个信号周期,消失时间为22个信号周期,抖动为2.35 ps的帧时钟信号。     

半导体光放大器引起的光控器件中的信号损伤分析

在双环耦合全光缓存器的基础上分析了全光分组交换网络中以半导体光放大器（SOA）为相移器件的反馈型全光缓存器输出的信号损伤,包括SOA的非线性及载流子恢复时间限制引起的脉冲畸变与连续码流中的图样失真和SOA的自发辐射噪声累积引起的信噪比恶化及缓存器结构引起的“漏光”问题.理论分析及实验结果表明,在采用反相控制并注入高功率控制光的情况下,脉冲畸变与图样失真被抑制,由信噪比恶化及漏光决定的光分组的缓存圈数被限制在20—30圈.得到的结果对基于SOA的光缓存器及逻辑器件同样具有借鉴作用. 关键词： 全光分组交换 全光缓存器 信号损伤 半导体光放大器的噪声分析     

WDM波长路由光网络的波长分配算法

由于WDM网络中的传输和交换是以波长为粒度进行的。因此波长分配算法就成为光网络的研究热点。有效的算法可大大提高波长的利用率，并可充分挖掘WDM的带宽资源。介绍了WDM全光网络中静态和动态波长分配算法，尤其是结合大型网孔网络详述了几种动态波长分配算法。针对波长变换器在全光网络中的应用。提出了一种可以解决任意类型光网络的分层图算法，它可以一次性解决路由选择和波长分配问题，大大提高了该算法的效率。是未来光网络中非常有前景的一种波长分配算法。     

基于非线性偏振旋转效应的半导体光放大器级联式高速全光开关

根据级联半导体光放大器(SOA)的偏振主态对准(PSP)与邦加球相关性之间的关系,研究了多级SOA级联式系统的偏振主态对准方法。提出了基于非线性偏振旋转效应(NPR)的多级SOA级联式全光开关结构。实际搭建出两级SOA级联式全光开关实验系统,并以幅值为6 m W的方波控制光对50μW信号光实现了全光开关操作,开关速度达到200 ps,优于传统的电光开关,并存在较大的提升空间。工作波段位于1510~1570 nm,插损为3.62 d B,功耗为12 m W。开关速度快、插损小、功耗低并与光纤通信系统兼容性好。该全光开关的研制成功,将有助于推动全光开关和全光网络技术的发展,以及光计算和全光信号处理等领域的技术进步。     

基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光时隙交换处理能力研究

对基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转效应(NPR)效应的单一光缓存环多数据包的全光时隙交换(TSI)处理能力进行了理论和实验研究,在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙(TSI)必要条件的基础上,针对各种全光TSI操作要求得出了相应光数据包的调度方案,在实验上,以基于SOA中NPR效应的单一光缓存环实验系统,开展了多数据包全光TSI操作的实验研究,根据上述光数据包理论调度方案进行相应系统参数设定,进行了速率为10 Gb/s的3个和4个数据包的全光TSI实验,实验结果与理论预期相符合,研究成果为减少昂贵SOA元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI系统的结构提供了可靠依据,对推进全光TSI技术的发展具有重要意义。     

基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中功率均衡的新方法

全光缓存器能够在光域内对数据包进行存储而不需经过光电光的变换,成为全光网的重要组成部分,其性能的优劣将直接影响到网络的丢包率等。但在半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制效应并存,导致基于半导体光放大器的环路型全光缓存器中缓存后输出的数据包与未缓存数据包的输出功率间存在不均衡,使得网络误码率增加。在详细分析全光缓存器工作原理的基础上,利用半导体光放大器中交叉增益调制和交叉相位调制并存的现象,巧妙地提出了将控制脉冲反相并配合电可调衰减器的新方法。该方法简单易行,有效解决了此类全光缓存器中数据包输出功率不均衡的难题,缓存器性能得到了极大改善。此方法适用于所有基于半导体光放大器的环路型全光缓存器。     

一种新型多速率归零码全光帧时钟提取系统

提出了一种新型的、低成本的多速率归零(RZ)码全光帧时钟提取方案。采用低精细度的法布里-珀罗滤波器(F-P)直接提取不同速率的帧时钟,保证帧时钟的快速建立和快速消失。利用不同的偏振延时干涉仪(PDI)和低自由光谱区(FSR)的法布里-珀罗滤波器构成组合滤波器以实现多速率帧时钟提取。利用半导体光放大器(SOA)的自增益调制效应(SGM)对组合滤波器提取的帧时钟进行整形,降低帧时钟的幅度噪声和时间抖动。实验中,利用光开关切换不同的偏振延时干涉仪构成不同自由光谱区的组合滤波器实现了10 GHz、20 GHz和40 GHz的帧时钟提取,得到了高质量、低时间抖动的多速率帧时钟信号。     

利用单支半导体光放大器和光带通滤波器实现40Gbps归零码到非归零码的全光转换(英文)

为了解决全光码型转换中结构复杂和速率限制的问题,提出了应用于全光网络,利用半导体光放大器的非线性效应和光带通滤波器滤出特定光谱成分来实现全归零码到非归零码的全光转换方案.基于超快半导体光放大器模型,进行了40Gbps归零码到非归零码全光转换的仿真与实验验证.实验结果表明:40Gbps归零码到非归零码全光转换的功率损耗约为2dB,与仿真结果高度吻合,验证了该方案的可行性与有效性.     

Fiber dispersion cancellation by all-optical quantum signal processing based on quantum correlations

A quantum dispersion canceller is proposed that uses all-optical quantum signal processing based on strong quantum correlations in the signal and idler waves amplified by an optical parametric amplifier at the receiver end. It cancels the even-order dispersion and can regenerate an optical data packet without any ambiguity.     

基于双半导体光放大器的读/写分别控制的新型全光缓存器

全光缓存器能够在光域内对数据包进行缓存,解决数据包在节点的冲突。提出了一种新型可擦写的全光缓存器,该缓存器以半导体光放大器(SOA)为非线性相移器件,利用信号光和控制光在半导体光放大器中的交叉相位调制实现信号在光域内的"写入"和"读出"。在注入信号峰值功率相同的条件下,双半导体光放大器结构的采用还可以对信号光实现功率补偿,比利用单个半导体光放大器进行"写入/读出"控制延长了缓存时间,并能有效克服在数据包"写入"缓存器时造成的输出端口处信号光的泄漏。该缓存器顺利实现了2.5 Gb/s数据包的多圈缓存。     

Designing an all-optical packet filtering module for WDM broadcast-and-select star networks

An all-optical packet filtering module for WDM broadcast-and-select star networks is introduced. At each time instant, only one packet per wavelength is allowed to pass to the star coupler. Therefore, collisions are avoided and the network performance is improved. The proposed module is based on the use of optical logic circuits for controlling the passing of the transmitted packets to the star coupler, without the need of optical to electronic translation or electronic processing of the network feedback information. In this way, the processing time is drastically reduced, while the need for slowly tunable optical filters is eliminated. Furthermore, due to the all-optical nature of the network hub, the reliability of the system is improved.     

Broadcasting, Scalability, and Reconfigurability Aspects in an All-Optical Network Architecture

All-optical networks are a sound answer to the huge data traffic demand expected for the forthcoming information society. Interesting networking aspects are the broadcasting, scalability, and reconfiguration in an all-optical environment. These issues are addressed in the present article for an all-optical network called MATRIX, which is time slotted and uses packet switching. The architecture enables the all-optical interconnection of a large number of nodes with both a small number of wavelengths and wavelength continuity based on a consequent exploitation of wavelength-division multiplexing and space-division multiplexing (i.e., multiple fibers per cable are used). For an efficient use of the resources, each node is equipped with multiple transmitters and receivers, respectively. Two different broadcasting schemes are investigated. An analytical model is developed, and the corresponding simulation results are in good agreement. It is further shown how different networks of arbitrary size can be interconnected to larger all-optical network clusters, thereby providing scalability not only with respect to the number of nodes but also to the geographical extension. Finally, wavelength reassignments allow change of optical paths through the network in case of changing traffic patterns or network failures in order to best exploit the available network resources. The total number of possible configurations is determined by the theory of Latin Squares.     

基于SOA-DI结构的OTDM分组网分组头提取技术

提出了一种基于SOA-DI结构在OTDM网中光分组信头提取的方案,该方案利用半导体光放大器（SOA）的增益饱和效应,通过DI结构干涉实现了2.5Gbit/s 全光信头和40Gbit/s净荷数据的OTDM光分组包信头提取,提取的光分组信头消光比可达16dB以上.给出了理论模型并进行了数值仿真,从理论上对输入脉冲能量和脉宽、SOA的饱和能量、SOA载流子寿命、SOA小信号增益以及DI干涉时延差等重要参量对光分组包信头提取质量的影响做了分析.该方案结构简单,易于集成.     

Multi-Wavelength Optical Packet Routing Technologies Based on Superstructured Fiber Bragg Gratings

A WDM compatible Edge-to-Edge Self-Routed optical packet switched network that simplifies the optical processing is proposed. The system employs all-optical packet label generation and recognition using coded superstructured Fiber Bragg gratings.     

Multiaccess in all-optical networks with wavelength and code concurrency

A major obstacle in realizing fast packet switching in all-optical networks is the large tuning delays of tunable optical devices. This article proposes a multiaccess scheme for all-optical local area networks that employs both wavelength and code concurrency. In this scheme, several users share a wavelength channel through code multiplexing. The delay performance of hybrid wavelength/code division multiaccess is obtained under a simple, suboptimal access protocol based on cyclic search. Due to the reduction in the number of wavelength channels without an associated reduction in transmission concurrency, hybrid multiaccess is robust against tuning delays. At a given network throughput, the hybrid scheme achieves considerably lower delays than that of Wavelength Division Multiple Access even with a small amount of code concurrency. Conversely, the hybrid network can support a higher load when there is a maximum allowable value for the average packet delay.