一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关制造技术

本发明专利技术公开了一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关，包括波导光栅延迟器、SOA全光波长转换器和延迟干涉滤波器，信号光携带光数据经过分波器分为两路，一路进入包头识别器提取出控制信号，该信号输入多稳态触发器转换所需要的连续光，另一路进入波导光栅延迟器，波导光栅延迟器控制待交换的光包与连续光同步到达波分复用器，波分复用器将待交换的光包与连续光同步输入SOA全光波长转换器，SOA全光波长转换器将交换的光包转换到连续光波长上，反码输出，延迟干涉滤波器将反码转换成原码。本发明专利技术结构简单易于集成，且无需外部激光的注入就能够实现全光波长转换，极大的节省了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关
本专利技术涉及全光包交换开关
，具体的说是一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关。
技术介绍
随着互联网和多媒体业务的快速发展，通信流量每年成倍增加，人们对带宽的需求越来越高，这就要求网络必须具有高比特率传输能力和大量吞吐的交叉能力。波分复用技术Wavelengthdivisionmultiplexing,WDM)虽然能有效地解决人们对带宽的需求，但是单纯利用WDM技术没有从根本上克服网络节点的电子速率“瓶颈”，因为在网络节点仍需要光/电、电/光的转换和进行电信号处理。克服电子“瓶颈”的办法是直接进行光信号处理，即建设全光通信网，网络传输和交换过程全部通过光来实现，而不必进行光/电和电/光转换。光通信的带宽极大，因此能大大提高通信网的传输和交换容量。波分复用技术Wavelengthdivisionmultiplexing,WDM)和全光交换Allopticalswitching,AOS是全光通信网的两个关键技术。AOS包括光电路交换和光分组交换两种方式。光电路交换指的是在全光通信网中依然使用类似于电路交换的方式，信道与波长是相对应的，一个波长对应一个信道，并且可以通过波长来选择信道路由。但是，光电路交换拥有电路交换的缺点，即信道链路是固定的，缺乏灵活性，带宽利用率低。分组交换指的是对信息进行分组后加上相应的包头，然后根据对应的包头进行信息交换。其特征在于信息源和信息宿之间没有固定的信道链路，信息根据包头选择相应的链路传输。相比于光电路交换，光分组交换实现了分组级的处理，能够完成更大数据量的吞吐，带宽的利用率更高，并且还具有高透明性和高灵活性等特点。然而由于分组交换结构复杂，目前尚无能够投入到大规模使用的实施方案。本文的一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关能够完成光包的分组交换，在全光网通信系统中扮演着重要角色。全光包交换技术涉及两个技术难点：光包同步和光包间竞争的处理。在光交换网络中，按照光包在进入交换核之前是否需要使光包对准，可把光包交换分为同步光交换和异步光交换两类。目前，对于同步光包交换研究较多，同步光包交换网是采用固定时间长度的光包时隙，所有的包大小相同，要求所有光包到达交换核时与本地参考时钟相位对准，即包同步。对于异步包交换，光包的大小可以相同也可以不同，光包到达和进入交换节点时无需对准。本文方案利用了集成的DFB光栅结构，控制光包延迟一定的时间以达到光包同步的效果。光包间竞争是由于多个光包争用同一波长信道所致。因此，本文使用的基于SOA的波长转换技术是有效的解决光包竞争的方法。它是通过转换争用光包的波长，从而使争用光包能以不同的波长从同一网络的同一节点同时离开。它不会导致额外时延，可以减少包丢失率，抑制噪声和信号再生。因此本结构无需担心由光包竞争造成的丢包现象。本文的一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关涉及以下几项关键技术：光包头识别、多稳态触发、波长转换。其中多稳态触发利用了串联可调谐激光器的多稳态性质。光学多稳态指的是某个光学系统在一定条件下，一种输入可能存在多种输出状态，并且多个输出状态之间可以用光信号控制使之发生转换的现象。光学多稳装置是利用注入光信号来控制输出光强度、波长、偏振等特性的器件，这种新型的控制装置在很多领域都受到重视。串联DFB激光器满足了光学多稳态产生的两个必要条件：光学非线性和反馈机制，是典型的全光多稳态器件，常被用于可调谐激光器和多稳态触发器等研究中。基于SOA非线性效应的波长转换利用的各种原理主要有：交叉增益调制CrossGainModulation，XGM、交叉相位调制CrossPhaseModulation，XPM、自相位调制SelfPhaseModulation，SPM、交叉偏振调制CrossPolarizationModulation，XPolM、四波混频Four-Wavemixing，FWM等。其中最为常用且最为成熟的原理是XGM。目前，利用SOA的XGM效应进行的高速波长转换有三种主流方案：级联SOA、蓝移滤波、辅助光注入。其中级联SOA和蓝移滤波的方案无需外部辅助光注入，但结构较为复杂，而利用辅助光注入的方案需要外部光源作为辅助，也具有一定的缺陷。目前基于SOA的非线性效应进行波长转换已经有了许多成熟的方案。例如2005年日本的KDDI公司利用XPM和XAM，使用EAM结合延迟干涉仪Delayinterferometer，DI的结构完成了100Gbit/s的归零码RZ开关键控OOK信号的全光波长转换。2007年荷兰埃因霍温理工大学的COBRA研究组也利用XGM和XPM，使用SOA结合两个蓝移滤波器的结构完成了速率高至320Gbit/s的RZ-OOK信号全光波长转换。但是，上述方案虽然完成了高比特速率信号的波长转换，其所用器件都是分立的，系统复杂度高，完成难度大，实验成本高。如，授权公告号CN103220063B公开了一种全光波长路由集成芯片，包括分布式布拉格反射激光器、多模干涉仪、半导体光放大器、阵列波导光栅和延迟干涉仪，并通过波导连接并集成在同一半导体基片上，其探测光波长是固定的，且其系统复杂度高，实验成本高。申请公布号为CN102841479A公开了一种基于瞬态啁啾跃变的全光波长转换集成芯片，具体包括半导体光放大器、阵列波导光栅、延迟干涉仪，半导体光放大器、阵列波导光栅、延迟干涉仪依次连接并集成在同一半导体基片上，构成一个芯片。其在使用时需要滤波器，功率利用率低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关，本专利技术无需外部激光的注入就能够实现全光波长转换，极大的节省了成本。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术是一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关，包括波导光栅延迟器、SOA全光波长转换器和延迟干涉滤波器，信号光携带光数据经过分波器分为两路，一路进入包头识别器提取出控制信号，该信号输入具有多稳态特征的多级DFB激光器串联的多稳态触发器，利用多稳态触发器的多稳态效应产生波长转换所需要的连续光，另一路进入波导光栅延迟器，通过波导光栅延迟器控制待交换的光包与连续光同步到达波分复用器，通过波分复用器将待交换的光包与连续光同步输入SOA全光波长转换器，SOA全光波长转换器将交换的光包转换到连续光波长上，并完成全光波长转换后的反码输出，延迟干涉滤波器将反码转换成原码。本专利技术的进一步改进在于：多稳态触发器中的一个DFB激光器为主激光器，另外DFB激光器为副激光器，其中主激光器的输入光功率小于阈值，其激射阈值平稳，且能正常发光。本专利技术的进一步改进在于：波导光栅延迟器为由DFB光栅和外加的电极组成的延迟可调的DFB光栅滤波器，通过电极调节延迟时间。本专利技术的进一步改进在于：延迟干涉滤波器由一臂具有特定延迟的马赫增德尔干涉结构构成。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的方案属于辅助光注入的方式，但是区别在于本专利技术所用的辅助光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关，包括波导光栅延迟器（3）、SOA全光波长转换器（4）和延迟干涉滤波器（5），其特征在于：信号光携带光数据经过分波器（1）分为两路，一路进入包头识别器（2）提取出控制信号，该信号输入具有多稳态特征的包括多级DFB激光器串联的多稳态触发器（7），利用所述多稳态触发器（7）的多稳态效应产生波长转换所需要的连续光，另一路进入波导光栅延迟器（3），通过所述波导光栅延迟器（3）控制待交换的光包与连续光同步到达波分复用器（6），通过波分复用器（6）将待交换的光包与连续光同步输入SOA全光波长转换器（4），所述SOA全光波长转换器（4）将交换的光包转换到连续光波长上，并完成全光波长转换后的反码输出，所述延迟干涉滤波器（5）将反码转换成原码。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于集成SOA串联可调谐激光器的全光包交换开关，包括波导光栅延迟器（3）、SOA全光波长转换器（4）和延迟干涉滤波器（5），其特征在于：信号光携带光数据经过分波器（1）分为两路，一路进入包头识别器（2）提取出控制信号，该信号输入具有多稳态特征的包括多级DFB激光器串联的多稳态触发器（7），利用所述多稳态触发器（7）的多稳态效应产生波长转换所需要的连续光，另一路进入波导光栅延迟器（3），通过所述波导光栅延迟器（3）控制待交换的光包与连续光同步到达波分复用器（6），通过波分复用器（6）将待交换的光包与连续光同步输入SOA全光波长转换器（4），所述SOA全光波长转换器（4）将交换的光包转换到连续光波长上，并完成全光波长转换后的反码输出，所述延迟干涉滤波器（5）将反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳文，曹杰，李连艳，董奇隆，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32