一种基于SOA的XGM效应构成XOR光逻辑门实现光标记交换的方法

2012-12-15 10:16:52来源: 21ic
0 引言
光标记交换(OLS)是指通过提取和更换光标记,实现用户信息的路由选择与交换。近年来,国内外对OLS技术提出了许多新颖的方案,比如副载波光标记、时分复用光标记、多波长光标记、光码标记、正交调制光标记等。目前,光标记交换技术已经成为光交换领域的研究热点。
通常都是以光调制的方式产生光标记,以光或电的方法来处理光标记。关于标记处理,就目前所提出的方法来看,一种是利用法布里一珀罗滤波器(F-P Filter)、非线性光学环镜(NOLM)光滤波器、太赫兹光非对称解复用器(TOAD)和超高速非线性干涉仪(UNI)等先进行标记擦除,新的标记信息的插入通常是利用LiNbO3外调制器来实现。另一种则是利用SOA或光逻辑门器件实现标记擦除和再生。
本文将利用SOA的XGM效应构成的XOR光逻辑门应用于光标记交换,通过仿真,在载荷信息速率为10Gbit/s,标记信息速率为2.5Gbit/s的非归零码DPSK/ASK正交调制光标记交换系统中实现了标记交换。

1 工作原理
1.1 基于SOA的XGM实现XOR逻辑门的原理
基于SOA的XGM实现XOR门的结构如图1所示,用信号A作为探测光,信号B作为泵浦光,B的功率远大于A的功率,当A和B信号都为“1”时,对于SOA-1来说,因为右端有强泵浦光B入射,B将竞争到SOA-1中绝大部分的载流子,信号A则被饱和吸收,所以SOA-1右端可以视为输出为“0”;只有当右端无输入时,A才能够被SOA1放大,输出为“1”。亦即,SOA-1实现了逻辑运算。同理,SOA-2实现了逻辑运算。然后将这两路输出信号耦合,就实现了信号A和信号B之间的XOR运算,即

a.JPG


1.2 基于XOR实现光标记交换的原理
假设输入信号的光标记脉冲序列为01001,需要交换的光标记设为第1、第4和第5位,控制进入XOR光逻辑门探测光的序列,经过XOR逻辑运算,就能实现所需要的标记交换,最后输出结果为11010, 同时在这个过程中也完成了旧标记信息的擦除。
0 引言
光标记交换(OLS)是指通过提取和更换光标记,实现用户信息的路由选择与交换。近年来,国内外对OLS技术提出了许多新颖的方案,比如副载波光标记、时分复用光标记、多波长光标记、光码标记、正交调制光标记等。目前,光标记交换技术已经成为光交换领域的研究热点。
通常都是以光调制的方式产生光标记,以光或电的方法来处理光标记。关于标记处理,就目前所提出的方法来看,一种是利用法布里一珀罗滤波器(F-P Filter)、非线性光学环镜(NOLM)光滤波器、太赫兹光非对称解复用器(TOAD)和超高速非线性干涉仪(UNI)等先进行标记擦除,新的标记信息的插入通常是利用LiNbO3外调制器来实现。另一种则是利用SOA或光逻辑门器件实现标记擦除和再生。
本文将利用SOA的XGM效应构成的XOR光逻辑门应用于光标记交换,通过仿真,在载荷信息速率为10Gbit/s,标记信息速率为2.5Gbit/s的非归零码DPSK/ASK正交调制光标记交换系统中实现了标记交换。

1 工作原理
1.1 基于SOA的XGM实现XOR逻辑门的原理
基于SOA的XGM实现XOR门的结构如图1所示,用信号A作为探测光,信号B作为泵浦光,B的功率远大于A的功率,当A和B信号都为“1”时,对于SOA-1来说,因为右端有强泵浦光B入射,B将竞争到SOA-1中绝大部分的载流子,信号A则被饱和吸收,所以SOA-1右端可以视为输出为“0”;只有当右端无输入时,A才能够被SOA1放大,输出为“1”。亦即,SOA-1实现了逻辑运算。同理,SOA-2实现了逻辑运算。然后将这两路输出信号耦合,就实现了信号A和信号B之间的XOR运算,即

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1.2 基于XOR实现光标记交换的原理
假设输入信号的光标记脉冲序列为01001,需要交换的光标记设为第1、第4和第5位,控制进入XOR光逻辑门探测光的序列,经过XOR逻辑运算,就能实现所需要的标记交换,最后输出结果为11010, 同时在这个过程中也完成了旧标记信息的擦除。
2 系统设计与仿真实验
DPSK/ASK正交调制光标记交换系统的仿真结构如图3所示,主要由DPSK/ASK调制信号的产生、XOR光逻辑门进行标记交换、DPSK/ASK调制信号的接收解调三部分组成。在发送端,由分布式反馈激光器产生连续波,其波长设置为1550nm,对光载波利用马赫-增德尔调制器进行差分相位调制,产生速率为10Gbit/s的载荷信息,再将此载波利用马赫-增德尔调制器进行强度调制,产生速率为2.5Gbit/s的标记信息,标记信息的脉冲序列设置为01001。在标记交换部分,利用XOR光逻辑门来实现标记交换,进入XOR光逻辑门的控制信息的脉冲序列设置为10011经过标记交换后形成新的光包经过80km单模光纤(SMF)传输和16km色散补偿光纤(DCF)的传输。在系统接收端,使用前置的掺饵光纤放大器(EDFA)进行信号放大,随后正交调制的信号首先经过一个窄带的光学滤波器,然后通过耦合器进行分离,其中一路信号直接进行光电转换来提取标记信号,另一路进入1bit的延迟干涉仪进行光域解调,经过相干解调,光相位信号被转换为光强度信号,得到的两路信号分别进行光电转换,经过低通滤波器滤波,并进行差值运算,最后得到载荷信息。

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在未经过XOR光逻辑门进行标记交换前,原来的ASK标记信息的时域波形如图4(a)所示,在进行光标记交换后新的标记信息的时域波形如图4(b)所示。由图可知,DPSK/ASK信号在经过基于SOA的XGM效应生成的XOR光逻辑门时,DPSK载荷信息并不会被改变,而通过XOR逻辑运算,旧的ASK标记信息则被擦除,同时生成新的ASK标记信息。由图4(b)可知输出结果为11010,与理论值相符。

3 结束语
本文利用SOA的XGM效应构成了XOR光逻辑门,并将其应用于DPSK/ASK正交调制光标记交换系统来完成标记交换,使用Optisystem7.0进行仿真分析。结果表明,通过XOR光逻辑门成功实现了2.5Gbit/s的ASK标记信息的全光域的标记交换。
这种基于SOA构成XOR逻辑门实现光标记的方案具有结构简单、容易实现、标记交换速率高等优点,同时此方案也利用了正交调制频谱利用率高;标记信息与载荷信息分离简单;DPSK载荷信息具有较强的抗非线性能力等优点。但此方案是在特定的光标记交换系统中完成的,且ASK标记信息易受到SOA中载流子恢复时间和其他非线性效应等因素的影响,对于光标记交换技术的应用和发展有一定的参考价值。

 

关键字:SOA  XGM效应

编辑:Gem 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1215/article_17816.html
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