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基于双环耦合全光缓存器和SBS慢光的多波长信号缓存研究

田昌勇  
【摘要】: 随着光通信技术的飞速发展,目前传输容量已经达到10Tb/s,然而频繁的光/电/光转换却严重限制了交换速率的提高。全光交换是通信网的必然趋势,作为交换网的关键部件—全光缓存器已开始成为国际上的一个研究热点。全光缓存器能够在光域内直接完成高速数据包的缓存而不需要经过光—电—光的变换,有效克服了光通信网络中的电子速率瓶颈,是全光包交换网络的关键技术之一。以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器(DLOB)是一种新型的全光缓存器,它具有结构紧凑、读写易操作,可调范围大等优点。而基于受激布里渊散射慢光型缓存器则可以在比特量级对数据包实现高精度调节,同时对于多波长信号有一定的选择作用。以往无论是双环全光缓存器还是慢光型缓存器主要都是针对单波长信号的,但是随着密集波分复用技术的成熟,高速多波长信号的缓存已成为当前研究的热点之一。本文在国家“863”项目和国家自然基金项目的支持下,在双环耦合全光缓存器和受激布里渊散慢光对多波长信号缓存应用方面进行了深入研究和探讨,所得成果对多波长信号的缓存具有重要的参考价值。本文取得的创新性成果主要包括以下几点: 1.利用“曲线分割法”研究了多波长信号在SOA中的交叉增益调制特性,提出了采用大功率控制光引入SOA降低信道串扰的方法,对多波长信号在SOA中由于交叉相位调制引起的功率波动起到了很好的抑制作用,大大的提高了信号的信噪比,降低了误码率。提出了一个由多波长信号交叉增益调制引起的功率波动等同于噪声的分析模型,利用该模型分析了信道串扰对信号误码率的影响。 2.提出了利用DLOB实现双波长高速信号缓存的方法。实现了2.5Gbit/s的双波长信号多达10圈的缓存,缓存时间长达12.5us。针对2个波长的高速信号在DLOB中缓存时功率、相移不均衡问题,提出了优化控制光工作点的方法,即选择合适的控制光工作点,使比特“1”和“1+1”之间的相位差满足|△φ_1-△φ_(1+1)|≤δ,其中δ是相位差的容忍度(本实验0.1弧度),并在实验中验证了这种方法的有效性。 3.提出了一种利用SOA的增益饱和特性均衡多波长信号比特叠加所造成的比特功率不一致的方法,改善了双波长及多波长信号缓存质量。利用功率均衡,双波长信号的比特功率波动明显减小,缓存圈数由10圈提高到了16圈。通过功率均衡,对于8波长信号,比特功率波动范围由原来的1:8倍降低到1:2倍,接近了双波长比特功率波动的情况。 4.提出了利用DLOB缓存8个波长高速信号的方法,成功实现了8个波长10Gb/s高速信号在DLOB中缓存5圈的结果。分析了多波长信号在SOA中四波混频带来的信号损伤,提出了采取非等信道间隔和调节各个信道的偏振态减小四波混频影响的方法。 5.分析了双波长信号对SBS慢光延迟时间的影响,得到了双波长信号SBS慢光过程并非独立发生的结论,指出当双波长间隔较小时,可以增大延迟时间,从而提出了一种增大延迟时间的方法。实验获得了单模光纤,光敏光纤和光子晶体光纤中的受激布里渊散射谱及其增益特性。实现了在单模光纤中双波长100ns的光信号,最多可以延迟25ns的实验结果,即获得了比特级的缓存效果。


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