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一種基于SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成XOR光邏輯門實(shí)現(xiàn)光標(biāo)記交換的方法

作者: 時間:2012-12-15 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
0 引言
光標(biāo)記交換(OLS)是指通過提取和更換光標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)用戶信息的路由選擇與交換。近年來,國內(nèi)外對OLS技術(shù)提出了許多新穎的方案,比如副載波光標(biāo)記、時分復(fù)用光標(biāo)記、多波長光標(biāo)記、光碼標(biāo)記、正交調(diào)制光標(biāo)記等。目前,光標(biāo)記交換技術(shù)已經(jīng)成為光交換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
通常都是以光調(diào)制的方式產(chǎn)生光標(biāo)記,以光或電的方法來處理光標(biāo)記。關(guān)于標(biāo)記處理,就目前所提出的方法來看,一種是利用法布里一珀羅濾波器(F-P Filter)、非線性光學(xué)環(huán)鏡(NOLM)光濾波器、太赫茲光非對稱解復(fù)用器(TOAD)和超高速非線性干涉儀(UNI)等先進(jìn)行標(biāo)記擦除,新的標(biāo)記信息的插入通常是利用LiNbO3外調(diào)制器來實(shí)現(xiàn)。另一種則是利用SOA或光邏輯門器件實(shí)現(xiàn)標(biāo)記擦除和再生。
本文將利用SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成的XOR光邏輯門應(yīng)用于光標(biāo)記交換,通過仿真,在載荷信息速率為10Gbit/s,標(biāo)記信息速率為2.5Gbit/s的非歸零碼DPSK/ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記交換。

1 工作原理
1.1 基于SOA的XGM實(shí)現(xiàn)XOR邏輯門的原理
基于SOA的XGM實(shí)現(xiàn)XOR門的結(jié)構(gòu)如圖1所示,用信號A作為探測光,信號B作為泵浦光,B的功率遠(yuǎn)大于A的功率,當(dāng)A和B信號都為“1”時,對于SOA-1來說,因?yàn)橛叶擞袕?qiáng)泵浦光B入射,B將競爭到SOA-1中絕大部分的載流子,信號A則被飽和吸收,所以SOA-1右端可以視為輸出為“0”;只有當(dāng)右端無輸入時,A才能夠被SOA1放大,輸出為“1”。亦即,SOA-1實(shí)現(xiàn)了邏輯運(yùn)算。同理,SOA-2實(shí)現(xiàn)了邏輯運(yùn)算。然后將這兩路輸出信號耦合,就實(shí)現(xiàn)了信號A和信號B之間的XOR運(yùn)算,即。

。同理,SOA-2實(shí)現(xiàn)了邏輯運(yùn)算。然后將這兩路輸出信號耦合,就實(shí)現(xiàn)了信號A和信號B之間的XOR運(yùn)算,即。

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1.2 基于XOR實(shí)現(xiàn)光標(biāo)記交換的原理
假設(shè)輸入信號的光標(biāo)記脈沖序列為01001,需要交換的光標(biāo)記設(shè)為第1、第4和第5位,控制進(jìn)入XOR光邏輯門探測光的序列,經(jīng)過XOR邏輯運(yùn)算,就能實(shí)現(xiàn)所需要的標(biāo)記交換,最后輸出結(jié)果為11010, 同時在這個過程中也完成了舊標(biāo)記信息的擦除。
2 系統(tǒng)設(shè)計與仿真實(shí)驗(yàn)
DPSK/ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要由DPSK/ASK調(diào)制信號的產(chǎn)生、XOR光邏輯門進(jìn)行標(biāo)記交換、DPSK/ASK調(diào)制信號的接收解調(diào)三部分組成。在發(fā)送端,由分布式反饋激光器產(chǎn)生連續(xù)波,其波長設(shè)置為1550nm,對光載波利用馬赫-增德爾調(diào)制器進(jìn)行差分相位調(diào)制,產(chǎn)生速率為10Gbit/s的載荷信息,再將此載波利用馬赫-增德爾調(diào)制器進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制,產(chǎn)生速率為2.5Gbit/s的標(biāo)記信息,標(biāo)記信息的脈沖序列設(shè)置為01001。在標(biāo)記交換部分,利用XOR光邏輯門來實(shí)現(xiàn)標(biāo)記交換,進(jìn)入XOR光邏輯門的控制信息的脈沖序列設(shè)置為10011經(jīng)過標(biāo)記交換后形成新的光包經(jīng)過80km單模光纖(SMF)傳輸和16km色散補(bǔ)償光纖(DCF)的傳輸。在系統(tǒng)接收端,使用前置的摻餌光纖(EDFA)進(jìn)行信號放大,隨后正交調(diào)制的信號首先經(jīng)過一個窄帶的光學(xué)濾波器,然后通過耦合器進(jìn)行分離,其中一路信號直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來提取標(biāo)記信號,另一路進(jìn)入1bit的延遲干涉儀進(jìn)行光域解調(diào),經(jīng)過相干解調(diào),光相位信號被轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)度信號,得到的兩路信號分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,經(jīng)過低通濾波器濾波,并進(jìn)行差值運(yùn)算,最后得到載荷信息。

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在未經(jīng)過XOR光邏輯門進(jìn)行標(biāo)記交換前,原來的ASK標(biāo)記信息的時域波形如圖4(a)所示,在進(jìn)行光標(biāo)記交換后新的標(biāo)記信息的時域波形如圖4(b)所示。由圖可知,DPSK/ASK信號在經(jīng)過基于SOA的XGM效應(yīng)生成的XOR光邏輯門時,DPSK載荷信息并不會被改變,而通過XOR邏輯運(yùn)算,舊的ASK標(biāo)記信息則被擦除,同時生成新的ASK標(biāo)記信息。由圖4(b)可知輸出結(jié)果為11010,與理論值相符。

3 結(jié)束語
本文利用SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成了XOR光邏輯門,并將其應(yīng)用于DPSK/ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)來完成標(biāo)記交換,使用Optisystem7.0進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明,通過XOR光邏輯門成功實(shí)現(xiàn)了2.5Gbit/s的ASK標(biāo)記信息的全光域的標(biāo)記交換。
這種基于SOA構(gòu)成XOR邏輯門實(shí)現(xiàn)光標(biāo)記的方案具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)、標(biāo)記交換速率高等優(yōu)點(diǎn),同時此方案也利用了正交調(diào)制頻譜利用率高;標(biāo)記信息與載荷信息分離簡單;DPSK載荷信息具有較強(qiáng)的抗非線性能力等優(yōu)點(diǎn)。但此方案是在特定的光標(biāo)記交換系統(tǒng)中完成的,且ASK標(biāo)記信息易受到SOA中載流子恢復(fù)時間和其他非線性效應(yīng)等因素的影響,對于光標(biāo)記交換技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展有一定的參考價值。

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