一种包含一种半导体光学增益媒质（ＳＬＡ）的非线性光学相位开关，其中该（ＳＬＡ）根据施加在该光学增益媒质上的第二个波长（λ↓［２］）的控制信号，来开关第一个波长（λ↓［３］）的信号。根据该控制信号改变该增益媒质的折射率。其特征是通过（ＷＤＭ２）的方式在该增益媒质上施加第三个波长（λ↓［１］）的一个光维持信号，该光维持信号激励该半导体光学增益媒质从而固定该增益媒质中的费米能级。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
本专利技术涉及一种非线性光开关，具体讲是涉及包括一种半导体光增益媒质的一种光开关，该半导体增益媒质将可进行开关控制的相位改变施加在一个光信号上，和涉及包括该开关的光回路。本专利技术涉及的这种非线性光开关具有广阔的应用前景。例如，在光通讯系统中，本开关可构成使用OTDM(光时分复用)脉码串的分用器的核心部件。在非线性循环反射镜结构中使用一种半导体非线性元件的分用器在运行时比特率可高达10GHz。同样，在光通讯系统领域中，已提议用半导体非线性元件进行时钟恢复。我们的共同未决的国际申请PCT/GB93/00863公开和请求了在一个锁模激光器系统的腔内包括非线性元件的这种时钟恢复回路。迄今为止，在使用普通半导体非线性元件的情况下，这种光开关的性能在很大程度上受该半导体光学增益媒质的恢复时间所限制。使用高的偏压高场可使半导体激光媒质的恢复速度达到最快，但即使这样，在某些应用中，例如时钟恢复，仍然不能获得所需要的恢复时间以便在最高数据速率下运行。专利技术简介根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种含有一种半导体光增益媒质的非线性光学相位开关，该开关根据加在该半导体增益媒质上的一个第二波长(λ2)的控制信号开关一个第一波长(λ3)的信号，在控制信号作用下，该增益媒质的折射率被改变。本专利技术的特征在于在该增益媒质上加有一个第三波长(λ1)的光维持信号，该光维持信号激励半导体光增益媒质、以固定该增益媒质的费米能级。本专利技术使用第三个光束照在半导体增益媒质上以使该非线性开关元件的恢复时间缩短，并且恢复时间还可直接由通过改变维持光束的强度加以控制。该维持光束通过固定该增益媒质导带中的费米能级的位置，保证该非线性开关元件对该控制信号的响应是相同的，即使在该控制信号本身是不规则的的情况下也是如此。这在时钟恢复应用中的作用尤其显著，这时控制信号是一个数据流，它可能，例如，包括一长串零。本系统也可运行于波长简开，即维持光束的波长与其它二个波长之一或全部相等。当然，最好使三个波长都不相同。这样可以根据放大器的波长增益特性选择合适的波长，以使器件的性能最佳。这也可让不同的光束用比如WDM耦合器进行分离。对信号λ3的波长的选择几乎没有什么限制。它离带隙等效波长越近，相位调制越好；离维持光束越近，幅度调制越好。它还可以比维持光束能量大(即，在有损耗情况下)-这就是最近一种成功地工作在10GHz和20GHz的时钟恢复实验中的情况。另外一种信号波长可能的位置是低于半导体或材料的带隙能量，这时信号是透明的。该光维持信号可以是一个连续波(cw)信号，或者是一个被定时于跟随该控制信号的脉冲信号(即在时域中处于跟随的位置)。该开关最好包含一个把半导体激光放大器(SLA)作为其非线性元件的非线性循环反射镜(NOLM)。正如下面所详细讨论的，这样的开关尤其适合用作一种OTDM分用器，还可使用一种TOAD结构。尽管已证实本专利技术对NOLM特别有效，它也可使用其它开关结构。例如，半导体光学增益媒质可以被放在MachZehnder(Zender)(马赫·陈德尔)干涉仪的一个臂上。这可以构成一个集成的固态器件。这种结构提供增强了的时间分辨率，因为光开关的响应不再为如在NOLM结构中的通过光循环的传送时间所限制。作为本专利技术的实施例的光开关可以用于OTDM分用器中，例如在文章“使用GaInAsP放大器进行40Gbit/s信号处理”，A.D.Ellis，D.M.Spirit Postdeadline Paper，NonlinearGuided-Wave Phehomena，Cambridge，England Sept.20-22，1993中所描述的。最好在半导体增益媒质上施加一个较高的电压以使该维持光束在穿过放大器时有足够的增益，或者至少能基本弥补该光束的衰减。最好该维持束有一个较低的发射功率以使它在刚进入增益媒质时不会饱和，并且半导体的偏压能对该维持光束提供净增益。本专利技术者发现加在放大器上的电压对恢复率有明显的影响，当偏压增加到使维持光束的增益至少足够抵消维持光束的衰减时恢复率为最佳。在这种方式中，使维持光束所需要的光输入功率可以比较小。维持光束的大部分能量根据外加电功率由该放大器内的增益来提供。如在我们的未决的在1993年4月26申请的国际申请PCT/GB93/00863中描述和要求的，实施本专利技术的光开关可用于时钟恢复和/或信号产生电路中。它们也可用于光脉冲产生电路，如在先于EP93308067.3.申请的我们的共同未决的标题为“光开关(Optical Switch)”(代理处参考号为80/4633/02)的国际申请中描述和要求的。然而本专利技术并不只限于应用在这些领域，它可用在任何需要增强了的和简便可控的恢复时间的光开关元件的地方。根据本专利技术的一个第二方面，本专利技术提供了一个含有一个开关的OTDM分用器。本专利技术的一个第三方面是提供一个光脉冲产生器，在使用加在该增益媒质上的控制信号时(该媒质对该腔中传播的脉冲进行交叉相位调制)，该光脉冲产生器包含一个根据本专利技术的第一方面连接在一个锁模激光器的光腔中的开关。根据本专利技术的第四方面是提供一种开关光信号的方法，该方法包括引导一个第一波长的光信号通过一个半导体增益媒质，根据一个第二波长的一个控制信号改变该增益媒质的折射率，该方法的特征是在该增益媒质上施加一个第三波长的光信号以便激励该媒质。附图的简要说明现根据附图说明本专利技术实施例(只是作为例子)，其中图1是说明装有本专利技术开关的一个分用器的一个图；图2表示一个包含本专利技术的开关的时钟恢复电路；图3是说明一个现有技术的半导体激光器的能级的一个图；图4a和4b表示对于一个规则时钟信号流图3中半导体的载流子浓度和相位随时间的变化；图5是作为本专利技术的实施例的一个开关的一个能级图；图6是图2的时钟恢复电路中浓度作为时间函数的变化；图7是一个脉冲维持光束的一个时间分配图；图8是表示开关恢复时间的一个图；图9a和9b分别是一个有源波导器件的图；图10a和10b分别是对于不同的外加偏置电流的幅度与相位调制曲线；图11沿一个SLA的光功率分布；图12表示一个相位调制开关的最佳波长。实施例描述图1表示作为本专利技术的实施例的第一个系统。一个用作一个分用器的非线性循环反射镜结构包含一个半导体激光放大器(SLA)，该放大器作为该循环中的非线性元件。该循环按常规方式工作，经耦合器2输入的数据依赖于在该循环中的相位变化或者被传送(T)或者被反射(R)。相位的变化由半导体激光放大器的状态决定。根据一个波长λ2的输入控制信号切换该放大器的状态。将该控制信号通过波分复用器WDM1耦合进入该循环。在作为本专利技术的实施例的系统中，将另一个波长为λ1的维持信号经由一个第二波分复用器WDM2耦合进入该半导体激光放大器。如下面进一步所描述的，它的效果是在该半导体激光放大器上加上光学偏置以在脉冲源的每一个控制脉冲作用之后减少其恢复时间。这可使分用器工作于更高的比特率。图2表示本专利技术的第二个实施例。其中，该回路是我们上面引证的共同未决的国际申请PCT/GB93/00863中的那种时钟恢复回路。在此例中，半导体激光放大器被用作一个连接在一个环形激光器的光腔中的调制器。在这种情形下，该控制信号是施加在半导体激光器上的一个数据流。对施加的数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·曼宁，D·M·施皮力特，D·M·帕特里克，A·D·艾利斯，
申请(专利权)人：英国电讯公司，
类型：发明
国别省市：
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