光分组交换网络中的光缓存技术研究

论述了全光缓存技术在光分组交换(OPS)网络中的应用,以及光缓存器在分组交换节点的各种配置结构,实现全光缓存的关键技术等。最后对全光缓存器的发展方向作了展望。     

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.     

基于光子晶体慢光实现光缓存

慢光技术是实现全光网络中光缓存器件的关键技术,为了实现具有较低群速度、较大带宽的慢光,设计了一种基于二维正方晶格介质柱旋转-45°形成线缺陷的新型波导结构,实现了慢光传输并将其应用于光缓存技术中。通过改变介质柱的半径和波导宽度可进一步优化慢光性能,利用基于超晶胞的平面波展开法进行计算仿真,得到缺陷模的色散曲线,并详细分析了光在波导中的传输群速度和群速度色散的性质,实现了最大群速度仅为0.007 89c(c为光在真空中的传播速度),并且群速度色散在-106~106 ps2/km范围内。将所设计的长度为1mm的光子晶体结构应用到光缓存中,可以实现的最大缓存时间为2.778ps,最大缓存容量达145.98bit。     

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.     

基于光子晶体慢光实现光缓存北大核心

慢光技术是实现全光网络中光缓存器件的关键技术,为了实现具有较低群速度、较大带宽的慢光,设计了一种基于二维正方晶格介质柱旋转-45°形成线缺陷的新型波导结构,实现了慢光传输并将其应用于光缓存技术中。通过改变介质柱的半径和波导宽度可进一步优化慢光性能,利用基于超晶胞的平面波展开法进行计算仿真,得到缺陷模的色散曲线,并详细分析了光在波导中的传输群速度和群速度色散的性质,实现了最大群速度仅为0.007 89c（c为光在真空中的传播速度）,并且群速度色散在-106~106 ps2/km范围内。将所设计的长度为1mm的光子晶体结构应用到光缓存中,可以实现的最大缓存时间为2.778ps,最大缓存容量达145.98bit。     

基于半导体光放大器的全光信号处理研究进展

本文介绍了基于半导体光放大器非线性光学特性的全光信号处理研究进展。探讨基于半导体光放大器的光波长转换,光信号再生、光逻辑门以及光信号的码型转换等全光信号处理单元。分析国内外各种全光信号处理方案,总结其特色,并对未来发展趋势以及光子集成提出了展望。     

一种用于光组播冲突解决的节点结构及其调度策略

光分组在核心节点处的冲突解决问题是实现全光 组播分组交换的关键。本文提出了一种新型的解决光组播冲突的节 点结构,用于冲突解决的部分包括输出共享的网络编码模块和光纤延迟线(FDL)环 形反馈共享缓存(FDL-LSFB)模块。网络编码 模块将异或网络编码作为冲突解决方式,利用全光异或门将冲突组播进行网络编码并且改变 编码后分组波长,从而避免波长 冲突。而FDL-LSFB模块由子交换矩阵和FDL缓存组连接成环状,且冲突组 播可从任意子交换矩阵进出缓存模块, 使用少数的FDL可以提供大容量的光缓存、提高FDL利用率。针对FDL-LSFB模块冲突组播调 度问题,为减小缓存时延,设计了最小缓存长度级联控制算法(MLCBST),进而提出冲突光 组播的总调度策略。仿真结果表明,本文提出的组播节点结构和调度策略在降低丢包率(PLP)和减小缓存时延方面具有明显的效果。     

光纤慢光与全光通信技术

全光通信技术是当前的研究热点,而全光缓存器及高速光开关是全光通信技术的两个必备条件.实现全光缓存就必须减慢光速,因此,文章首先综述了国内外慢光技术的演变历程,然后阐述了光纤慢光技术及其在高速全光通信中的应用研究情况,最后提出了当前光纤慢光研究的难点,以及光纤慢光研究对全光通信技术的战略意义.     

全光触发器的研究进展

全光触发器是数字光信号处理的基础技术,也是全光分组交换网的关键技术之一.文章就光触发器的功能模型与性能指标提出了自己的见解,概括总结了各种光触发器的原理与性能,并进行了比较.     

SOA Fiber Ring Laser-Based Three-State Optical Memory

By exploiting three coupled semiconductor optical amplifier (SOA) fiber ring lasers, a compact, integratable, and polarization-independent three-state all-optical memory is demonstrated, with 40-dB extinction ratio for each state. Dynamic flip-flop operation between states is also demonstrated with switching pulse energy of 13.6 nJ. Due to the broad bandwidth of SOA gain spectrum, the wavelength range of set pulses is large. Finally, the transition behavior of state switching is investigated.      

All-optical flip-flop based on coupled laser diodes

An all-optical set-reset flip-flop is presented that is based on two coupled lasers with separate cavities and lasing at different wavelengths. The lasers are coupled so that lasing in one of the lasers quenches lasing in the other laser. The flip-flop state is determined by the laser that is currently lasing. A rate-equation based model for the flip-flop is developed and used to obtain steady-state characteristics. Important properties of the system, such as the minimum coupling between lasers and the optical power required for switching, are derived from the model. These properties are primarily dependent on the laser mirror reflectivity, the inter-laser coupling, and the power emitted from one of the component lasers, affording the designer great control over the flip-flop properties. The flip-flop is experimentally demonstrated with two lasers constructed from identical semiconductor optical amplifiers (SOAs) and fiber Bragg gratings of different wavelengths. Good agreement between the theory and experiment is obtained. Furthermore, switching over a wide range of input wavelengths is shown; however, increased switching power is required for wavelengths far from the SOA gain peak     

All-Optical Switches in Optical Time-Division Multiplexing Technology: Theory, Experience and Application

All-Optical Switches in Optical Time-Division Multiplexing Technology: Theory, Experience and Application     

全光交换关键技术—全光标签交换

对全光交换的优点进行了阐述,介绍了全光标签交换的节点结构,探讨了标签交换中采用的关键技术,如光标签的提取、光逐跳分配器和可调光波长转换器等。随着这些光逻辑器件的发展,全光标签交换必定是未来光交换技术的发展方向。     

半导体光放大器的偏振光开关性能改进

半导体光放大器(SOA)非线性偏振旋转效应的光开关具有开关速度快、易集成等优点,其开关操作可以通过改变注入SOA中的电流而获得。这种偏振光开关的性能主要受注入光功率与控制电流的大小范围来决定。基于SOA中的偏振主态的概念,分析了非线性偏振旋转效应与控制电流的关系,并对不同功率的注入光进行了偏振旋转实验,分别实现了偏振光开关的操作。实验结果表明:随着注入光功率的增加可以提高光开关的分光比,有效改进光开关的性能。当注入光为5 dBm时,光开关的分光比与消光比均可达到30 dB。     

半导体光放大器的快速饱和效应及其长度对TOAD解复用器性能的影响

分析了半导体光放大器 (SOA)的快速饱和效应及其长度对 TOAD解复用器性能的影响 ,对小开关窗口和大开关窗口两种工作模式进行了研究。经分析发现 ,半导体光放大器的快速增益饱和效应对开关窗口的形状和开关能量都有很大的影响 ,而且开关能量随控制脉冲宽度的变化关系对两种工作模式是完全不同的。研究表明考虑 SOA长度效应后 ,第二个开关窗口的幅度可大大减小 ,这说明适当地增加半导体光放大器的长度可以进一步降低 TOAD的开关窗口 ,提高 TOAD的速率。     

All-optical signal processing based on semiconductor optical amplifiers

In this paper,we review the recent progress in the optical signal processing based on the nonlinearity of semiconductor optical amplifiers (SOAs).The four important optical signal processing functional blocks in optical switching are presented,i.e.,optical wavelength conversion,optical regeneration,optical logic,and optical format conversion.We present a brief overview of optical wavelength conversion,and focus on various schemes to suppress the slow gain recovery of the SOA and improve the operating speed of the SOA-based optical switches.Optical regeneration including re-amplification,re-shaping and re-timing is also presented.Optical clock recovery that is essential for optical regeneration is reviewed.We also report the recent advances in optical logic and optical format conversion,respectively.After reviewing the four important optical signal processing functional blocks,the review concludes with the future research directions and photonic integration.     

Undershooting and set-reset operation in bistable laser diodes withinhomogeneous excitation

The effect of undershoot switching, downward switching from the upper to the lower state by undershooting caused by the rapid diminishing of the applied optical pulse, is analyzed for bistable laser diodes with inhomogeneous current injection. The height and width of the optical input pulse superposed on the optical bias are shown to play an important role in undershoot switching as well as the level of the optical bias. It is also shown that set-reset and the generation of the optical monostable pulse can be done by using undershoot switching