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双环耦合全光缓存器中若干关键问题的研究

李亚捷  
【摘要】: 全光缓存器能够在光域内直接完成数据包的存储而不需要经过光—电—光的变换,有效克服了现存通信网络中的电子速率瓶颈,成为全光包交换网络中交换节点处的关键器件。以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器是一种新型的全光缓存器,它具有结构紧凑、读写易操作等优点。本文针对双环耦合全光缓存器在实际应用中的若干关键问题进行了深入研究和探讨,论文取得的成果对其它基于半导体光放大器的环路型全光缓存器同样具有重要的参考价值。本文的创新主要包括以下几点: 1.在考虑SOA噪声特性的基础上推导出了基于SOA的干涉仪中各端口输出信噪比及噪声指数的表达式,并提出了“附加噪声因子”的概念。该附加噪声因子和SOA线宽增强因子相关且始终大于1,说明在考虑SOA的噪声时干涉仪在两种工作模式下输出信号的信噪比是不同的,采用返回式工作模式能获得更高的信噪比,实验结果和理论分析相吻合。 2.对双环耦合全光缓存器中控制光的性能进行了分析,分析了该缓存器中所需控制光功率同注入信号光功率、SOA线宽增强因子及小信号增益数值之间的关系并给出了实验结果;分析了控制光功率波动所造成的相移及输出信号光功率波动。讨论了由于控制光脉冲和信号数据包之间采用帧同步方式而导致的信号光脉冲啁啾及码型恶化。 3.提出了采用反向控制光脉冲并配合电可调衰耗器来均衡DLOB的输出光功率的新方法,实验结果证明该方法可以使缓存数据包与不缓存数据包之间输出功率的差值由原来的4.83 dB降到了0 dB,DLOB的输出光功率得到均衡。该方法极大地改善了缓存器的性能,使得DLOB能够成功地应用于光弹性分组环网中。该方法适用于所有基于SOA的环路型全光缓存器。 4.通过在缓存器左环中添加一个SOA实现了双环耦合全光缓存器的可擦除功能。分析了双SOA环路中的噪声特性,通过向SOA中引入辅助光的方法环路噪声得到有效抑制,得到了622Mb/s数据包缓存13圈后擦除输出的实验结果。 5.从理论和实验两方面分析了DLOB中所能存储数据包的最大长度和光纤环长之间的关系。为提高DLOB的存储深度提出了马赫曾德型双环耦合全光缓存器结构,得到了漏光功率同信号光方向增益差之间的关系式,并对其稳定性进行了详细研究,提出了利用调节“SOA偏振主态”来稳定偏振态输出的新方法。 6.提出了用于分析DLOB双波长存储时不同波长信号光脉冲之间码间干扰的理论模型,理论分析表明当不同波长的脉冲在时域的重叠区域小于二分之一的脉冲宽度时码间干扰可以忽略,读出信号光脉冲不会出现明显的码型恶化;当两个波长的光脉冲在时域上完全重叠时码型恶化最为严重,读出信号的峰值功率下降了30%,实验结果证明了该模型的正确性。


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