全光缓存器研究的新进展

光数字分组交换是全光网的最终选择,全光缓存器是全光数字分组交换网的关键部件,在全光路由器、全光信号处理、射频光子学应用(相阵天线)等领域有广泛的应用前景.随着慢光技术的发展,全光缓存器的研究正成为当前研究热点.阐述了基于电诱导透明原理的慢光缓存器、以啁啾光栅为存储体的光栅型缓存器,以及以光纤为存储体的光纤环路型缓存器的原理、研究进展和存在问题,讨论了设计原则和改进措施.     

光纤型缓存器的研究进展

对评价全光缓存器的技术指标作了评述,指出数字光缓存器并不仅仅起拷贝作用,而且要满足同步以及读写控制等要求.阐述了前向型、反馈型、SBS慢光型以及光纤光栅等不同结构的光纤型全光缓存器的原理、优缺点以及存在问题,指出目前尚没有任何一种全光缓存器达到比较理想的功能与指标,应该向一个综合的全光缓存系统发展.     

全光缓存器的研究进展

综述了在全光传送网向以包交换为基础的全光交换网过渡的关键技术之一:全光缓存器的研究进展,介绍了各种全光缓存器的原理、性能,并讨论了其发展方向.     

在光缓存器中节省光延迟线的技术

使用光纤延迟线(FDL)是构造全光缓存器的基本手段.但在当前提出的全光缓存器设计中,FDL利用率即缓存容量与所使用的FDL总长度之比是相当低的(通常为2/N,其中N为输入端口数).为了解决这个问题,提出了两种新的FDL组织形式:线性结构和树状结构,用于代替传统设计方法中功能相同的FDL模块.这种方法可以应用在多种光缓存器设计中,将FDL利用率提升至一个与N无关的常量或是1/log2N,节省效果是十分显著的.     

全光缓存器研究进展

在未来的全光网络中，光缓存技术是实现信息处理功能的关键技术之一。本综述了几种全光缓存器的实现方案、全光缓存器的发展状况及其在未来全光网络中的应用。     

大范围可调的双环全光缓存器的控制技术的研究

分析了基于平行排列3×3耦合器的双环结构全光缓存器的原理,提出了4种全光缓存器的读写方法:正相光脉冲控制法,反相光脉冲控制法,正相电脉冲控制法和反相电脉冲控制法,介绍了0.89 π相移的调节方法,构建了一个环长63 m的光缓存器的实验系统,实验不仅验证了4种读写方法,而且结果表明,当缓存圈数超过20圈时,反相光脉冲控制法是唯一可行的方法,实验还发现使用光脉冲控制法时,为了抑制噪声需要提高控制激光器的偏置电流,使控制光的直流分量在500 μW～1 mW之间,或者注入不同于信号光和控制光的直流光.使用电脉冲控制法时,也必须注入直流光来抑制噪声.     

一种全包交换实验网络——光弹性分组环

选择了一种使用光缓存器比较少的网络--光弹性分组环进行了全光分组交换实验.该网络的净负荷不进行光/电/光转换,只对帧头进行转换、地址识别和调度,从而克服了光电转换的电子瓶颈.在光节点上,只需使用一个全光缓存器作为转发缓存器,而使用了两个电缓存器分别作为下路接收缓存器和上路发送缓存器.报告了该实验网络的拓扑、节点结构、数据通道、MAC层的数据通道控制子层以及所使用的光缓存技术.     

双环结构级联型全光缓存器

提出了一种基于平行排列3×3耦合器的双环结构全光缓存器(DLOB)的级联方案,分析了单级和级联结构的缓存原理及读写方式,通过分析半导体光放大器(SOA)的噪声性能,得到光缓存器输出性能丰要由读写操作阶段注入的控制光功率及SOA的工作电流决定的结论,提出了在反馈式光缓存器中实现单级多圈和多级缓存的可能性,并搭建了一个两级的缓存系统,实验验证两级级联各缓存9圈时,输出信号光的功率几乎没有减少,信噪比(SNR)下降不到4 dB.理论分析和实验都表明,级联型光缓存器能够实现从纳秒级到毫秒级的缓存.可以满足未来光包交换(OPS)发展的需要.     

功率均衡对于双环全光缓存器中双波长信号的质量改善

信号在双环全光缓存器中进行缓存,是利用信号光和控制光在SOA中进行交叉相位调制来实现的.而对两个波长信号同时进行缓存将存在相位和增益不均衡问题,从而影响了输出信号的质量.本文提出了一种利用SOA的饱和特性对双波长信号进行功率均衡,而后写入缓存器的方法,使不同峰值功率信号获得相同的增益和相位调制,从而改善输出信号的质量.实验得到了速率为2.5 Gb/s的NRZ码数据包缓存16圈的结果,信号缓存时间达到16.5 με.输出信号的消光比为8 dB,信噪比8.1 dB.     

环路型全光缓存器中噪声及动态增益的研究

针对基于半导体光放大器（SOA）的环路型全光缓存器的环路噪声累积问题，提出了用于分析噪声及输出信噪比的通用简化模型。从理论上给出了此类全光缓存器信噪比随缓存圈数变化的关系表达式，并且分析了在噪声影响下环路的动态增益特性。将连续光（CW）基座引入全光缓存器，其输出信噪比得到显著改善。和理论计算相一致的实验结果验证了该模型的正确性。     

Design of All-Optical Contention Detection and Resolution for 40-Gb/s Label-Switched Routers

We present a new scheme for all-optical contention detection and time-domain contention resolution of optical packets in label-switched routers that employ all-optical label recognition. The contention detection subsystem provides all the necessary control signals required to drive an optically controlled buffer which employs 1 times 2 optical switching elements and an optical fiber delay line. The state of the buffer is dynamically controlled on a per-packet basis with all the decisions and processing performed in the optical domain. Physical layer simulations show successful buffering and forwarding of 40-Gb/s optical packets with 2-dB power penalty     

Analytical modeling for performance studies of an FLBM-basedall-optical packet switch

This letter analyzes an all-optical packet switch based on fiber loop buffer memory (FLBM). The number of recirculations of a packet in the fiber loop is limited by noise constraints whereas the total number of packets stored in the fiber loop is constrained by the number of available wavelengths. The switch operates as an output-queued switch with these constraints. We analyze this switch for its blocking performance for incoming packets     

高性能光纤参量放大器的设计与应用

近年来,光纤参量放大的发展非常迅猛。分析了提高光纤参量放大增益、扩展带宽、降低偏振灵敏度的几种重要方法,并就光纤参量在分立式集中放大、透明的波长转换、归零脉码生成、OTDM开关、全光抽样、可擦除全光缓存、3R再生等方面的典型应用进行了全面综述。光纤OPA在DWDM系统、全光网等领域将有非常广泛而重要的运用。     

半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅱ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

半导体光放大器的光-光互作用及在全光信号处理中的应用(Ⅰ)

半导体光放大器(SOA)中非线性系数约为普通光纤的109倍,为光子晶体光纤的107倍.有4种光-光互作用,即交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制和四波混频,可以灵活地组成各种光信号处理器件,如波长变换器、全光触发器、全光逻辑、全光时钟恢复、全光缓存器,正成为整个光信号处理的基础.介绍了这些技术的同时,分析当前应用的制约因素,指出半导体光放大器集成是下一步发展的必然趋势.     

基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器

提出并研究了一种基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器。利用自制的磷酸盐玻璃预制棒,以拉丝的方式制作出直径为200~500μm、纤芯-包层折射率差为0.004的磷酸盐玻璃光纤。利用大功率CO_2激光器熔融加热光纤制备出Q值达7.28×10⁵的微球腔。利用1550 nm波段的可调谐激光器,通过锥形光纤耦合方式激发微球腔内回音壁模式(WGM)共振,获得带宽约2 pm、插入损耗小于0.3 dB的耦合共振谱。在不同功率泵浦光的注入下,磷酸盐玻璃微球腔具有比普通石英微球腔更高的光敏感特性。实验结果表明:当微腔泵浦光功率增加时,磷酸盐玻璃微球腔内的WGM共振谱向短波长漂移(蓝移),光热调谐灵敏度约为72.727 pm/mW,线性度大于0.99;在相同光功率变化下,普通石英微球腔内的WGM共振谱向长波长漂移(红移),光热调谐灵敏度约为0.086 pm/mW,线性度较低。本文提出的磷酸盐玻璃微球腔全光调谐滤波器具有全光控制、结构紧凑、稳定性好、超窄带宽和调谐效率高等优势,在光纤传感和光纤通信等领域具有重要应用。     

光强控制非线性布喇格光纤光栅慢光特性研究

为了在光纤通信网络中控制光的传播速度以实现全光路由及全光缓存,构建了耦合模传输模型,采用含时推移变量的传输矩阵方法,数值研究了光强控制下非线性布喇格光纤光栅(NLBG)的慢光特性。结果表明,NLBG禁带位置具有强烈的光强依赖性,入射光强的变化能够有效改变光的传输群速度,对于输出脉冲未展宽的情况,普遍可以得到100ps以上的输出脉冲时延,且当入射光强一定时,NLBG的长度变化对光的传播群速度也有显著的影响。     

Digitizing radio-over-fiber transceiver based on optical tunable encoder and optical codewords

Radio over fiber (RoF) is a very attractive and promising technology for wireless access networks, because of several advantages such as providing huge bandwidth, inherent immunity to electromagnetic interference and reduced power consumption. The analog RoF networks cannot be used for the transmission of radio signals over long lengths of fiber due to the distortions induced by dispersion and nonlinearity of the optical link. The digitized RoF communication presents an interesting alternative to circumvent the limitations of ARoF networks. In this paper, we propose an all-optical DRoF (Digital RoF) scheme based on the optical encoding technique and optical codewords instead of modulation techniques. The proposed scheme is composed of an all-optical sampler, an all-optical thresholder and an all-optical encoder. The proposed all-optical DRoF design is simulated by implementing its three main components using the simulation platform, Optisystem. We have also studied the capacity of the proposed encoding architecture in terms of the maximum number of chips that can be supported. Furthermore, ARoF, DRoF and the proposed all-optical DRoF systems are compared based on the minimum bit error rate, the maximum quality factor, and the complexity and implementation cost.