利用TOAD实现全光逻辑操作的实验研究

未来的全光分组交换网中,全光逻辑操作将起到至关重要的作用。在对太赫兹光非对称解复用器(TOAD)进行详尽理论分析的基础上,提出了基于TOAD实现的全光与门、全光或门方案,并对这些方案进行了20Gbit／s的实验验证,讨论了实验结果。     

基于TOAD的全光多位地址识别

采用一个特殊的与门(AND)逻辑运算,基于太赫兹光非对称解复用器(TOAD),提出了一种全光多位地址识别方案,并用其成功实现了20 Gbit/s的四位地址识别和10 Gbit/s的二位地址识别.对SOA的增益恢复时间对结果的影响提出了改进办法,分析表明该方案具有实现超高速地址识别的潜力.这种地址识别方法不需要分离包头地址和数据包,地址识别的结果可作为驱动信号实现分组的全光自路由.     

利用开关窗口连续可调的太赫兹非对称解复用器实现归零码占空比调节

提出利用开关窗口连续可调的太赫兹非对称解复用器(TOAD)实现对归零(RZ)码占空比的调节,分析了半导体光放大器(SOA)载流子恢复时间对伴随窗口的影响。实验上对2.5Gb/s的RZ码占空比进行调节,实现了由50%(200ps)压缩到25%(100ps)和10%(40ps),以及由25%展宽到50%。进一步研究结果表示,该结构对占空比展宽有上限,但对占空比的压缩上限远远不止实验中的40ps,如果继续减小开关窗口宽度,利用该结构可以获得更小占空比RZ脉冲信号,实现皮秒甚至亚皮秒窄脉冲。     

利用光电振荡器实现10Gbit/s NRZ码时钟的直接提取和码型转换

本文所研究的光电振荡器（OEO）是一种高速光电混合环路，其振荡频率可以被锁定于外界信号的数据率，本文利用OEO首次实现10Gbit/s的非归零码（NRZ）时钟提取，获得了时间抖动小于0.4ps的时钟信号，测得OEO的注入锁定频率范围可达800kHz。实验中发现OEO中调制器的偏置电压对OEO的注入锁定范围有很大影响。合理控制OEO的工作条件，在进行时钟提取的同时，还可以实现NRZ码到RZ（归零）码的码型转化。将转换后的RZ码进行了160km传输，结果证明这种码型适合传输，该实验说明OEO可以用作不同码型光网络中间的码型转化节点。     

TOAD的开关特性研究

讨论了太赫兹光非对称解复用器 (TOAD)中半导体光放大器 (SOA)对具有不同能量和宽度的控制脉冲的动态增益响应 ,研究了控制脉冲能量、宽度、环时间非对称性、信号光脉冲相对于控制光脉冲的时延等因素对TOAD开关特性的影响 ,作了优化分析 ,并与实验结果进行了比较     

利用SOA交叉增益调制实现2.5 Gbit/s非归零码的全光波长变换

采用半导体光放大器 (SOA)的交叉增益调制进行了 2 5Gbit/s的非归零码光脉冲的波长变换。向下波长变换间距大于 2 0nm ,向上波长变换间距大于 10nm。对变换信号测量了接收机入纤功率和误码率的关系。实验中采用同向变换的方式 ,信号光中心波长固定 ,探测光采用外腔半导体激光器 ,中心波长连续可调。对变换信号进行了至少 1h的测量 ,误码为零。为其在波分复用(WDM)网络中的应用奠定了基础。     

SOA注入电流及位置偏移量对TOAD开关窗口的影响

对影响太赫兹光学非对称解复用器(TOAD)开关窗口的半导体光放大器(SOA)的注入电流和在环路中的偏移量这两个因素进行了数值模拟及实验研究，加大注入电流可以增加SOA的增益，使得开关窗口的高度增加；SOA在环路中的偏移量决定了开关窗口的宽度。由于实验中用连续光代替信号脉冲以观察开关窗口，可以看到随着偏移量的增大，开关窗口的主窗口的宽度先增大，当窗口宽度为控制脉冲周期的一半后，开关窗口的主窗口的宽度又变小。     

TOAD中半导体光放大器的动态增益响应及光脉冲传输特性研究

讨论了太赫兹光非对称解复用器中半导体光放大器 (SOA)对具有不同能量和脉宽的控制脉冲的动态增益响应 ,研究了不同的逆时针信号脉冲和控制脉冲时延的情况下通过 SOA后的逆时针信号脉冲的功率和相位变化。     

利用SOA和OBPF的40Gb/s RZ到NRZ全光码型变换

全光码型转换技术是实现未来全光网络的关键技术之一,为此提出了一种利用半导体光放大器（SOA）和光带通滤波器（OBPF）的归零（RZ）码到非归零（NRZ）码的信号转换方案。利用通信软件数值模拟了基于40 Gb/s的码型转换,仿真实现了稳定的不同占空比的RZ码到NRZ码的码型转换以及波长转换。     

恶化非归零码信号的全光时钟恢复

全光时钟提取结构应对输入信号的恶化程度有一定的容忍度.在一种半导体光放大器(SOA) 啁啾光纤布拉格光栅(CFBG) 受激布里渊散射(SBS)的方式实现非归零(NRZ)码信号的全光时钟提取结构中,半导体光放大器和啁啾光纤布拉格光栅共同作用实现了非归零码信号的时钟分量增强,基于受激布里渊散射的全光时钟提取结构提取出非归零码的光时钟信号.实验通过对不同恶化程度的非归零码信号的时钟提取比较发现,恶化信号的信噪比是影响光时钟提取的关键.输入非归零码信号的信噪比越差,光时钟信号光谱的噪声水平越高,提取出的光时钟信号的幅度越低.当时钟增强非归零码信号的时钟数据抑制比低于-10 dB时,无法实现非归零码信号的时钟提取.     

基于光纤光参量放大的多通道全光非归零/归零码转换器

提出了一种基于光纤光参量放大器(FOPA)的多通道全光非归零码(NRZ)/归零码(RZ)调制格式转换的方案.该方案中,非归零码信号与同步的时钟抽运光共同注入到高非线性光纤(HNLF)中,由高非线性光纤构成的参量放大器把非归零码信号转换为归零码信号,同时不改变信号光的波长.多通道的码型转换器以两路10 Gb/s的非归零码进行了实验论证.转换后的归零码信号的信噪比(SNR)高于7.6 dB,其脉冲宽度约为30 ps,并且具有3dB的消光比(ER)提高.根据多通道码型转换器的实现原理,该码型转换器可以应用于40 Gb/s或更高比特率的多通道码型变换操作.     

用于光纤传输系统的10Gbit/s CMOS 1:8分接器

采用TSMC 0.25μm RF CMOS工艺设计了一个应用于光纤传输系统的10Gbit/s CMOS 1:8分接器.整个系统采用树型结构,由3级1:2分接器、2级1:2分频器、级间缓冲器和输入、输出接口电路构成.为了适应高速度的要求,所有电路全都采用源极耦合场效应管逻辑来实现.使用SmartSpice进行了仿真,结果表明:在电源电压为3.3V时,电路的最高工作速率可以达到10Gbit/s,电路功耗约为800mW.     

利用半导体光放大器和滤波器组合实现高速波长转换和码型转换

将半导体光放大器(SOA)和滤波器组合使用是实现高速全光信号处理的有效途径。利用半导体光放大器和带宽为0.32nm的可调窄带滤波器同时实现了40Gbit/s的非归零(NRZ)信号的反相波长转换(WC)和非归零到伪归零(PRZ)信号的码型转换,波长转换和码型转换的结果差异取决于滤波器中心波长相对于探测光波长的失谐量。当滤波器的失谐量为-0.24nm时,输出反相的波长转换,此时滤波器起到加速半导体光放大器增益恢复的功能。当滤波器失谐量为 0.41nm和-0.48nm时,得到非归零到伪归零的码型转换,并且产生的伪归零脉冲分别出现在非归零信号的上升沿和下降沿,此时滤波器的作用是将探测光的相位信息转换为强度信息,并且该码型转换结果兼有波长转换的功能。     

10 Gbit/s四波混频型全光波长转换器的实验研究

利用自行研制的半导体光放大器(SOA)对四波混频(FWM)型波长转换器进行了实验研究。在10Gbit / s调制速率下,频率失谐达500GHz时仍现察到理想效果的四波混频型波长转换现象。研究了输出端各波形调制格式的关系,结果验证了基于半导体光放大器四波混频型波长转换中,泵浦光与信号光功率之间的关系对转换结果有直接影响。     

2.5Gbit／s归零码光脉冲的波长变换实验研究

采用半导体光放大器的交叉增益调制进行了２．５Ｇｂｉｔ／ｓ的归零码光脉冲的波长变换。变换间距为２．６ｎｍ,对变换信号测量了眼图及误码率,在１ｈ内,误码率为９×１０＾－９,实验表明采用交叉增益调制进行归零码的波长变换有一定的难度。实验发现只有在探测光和信号光和光功率合适时才能获得较好变换结果。     

基于半导体光放大器的四波混频效应对正交频分复用光信号进行全光波长变换

实验研究了基于半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)效应的单抽运光正交频分复用(OFDM)信号的波长变换系统.信号光源和抽运光源分别由两个不同输出波长的可调分布反馈式激光器(DFB-LD)产生.信号光源经2.5 Gb/s OFDM的电信号直接调制后再和抽运光源耦合,经光放大器后在SOA实现波长变换.实验结果显示,耦合信号经SOA四波混频效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号,且转换效率与信号光和抽运光的功率、波长以及两者的偏振夹角有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

利用NOLM同时实现两个波长的波长变换

最先利用非线性光学环路镜(NOLM)成功地将2.5Gbit/s的归零码光脉冲同时变换到不同的两个波长上.最大波长变换间距为35nm.实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器(GS DFB-LD)产生的超短光脉冲作为控制光,采用分布反馈半导体激光器(DFB-LD)和波长可调激光器作为信号光.首次在1.55 μm波长段利用非线性光学环路镜进行波长变换过程时观测到了反相波长变换和脉冲畸变现象.