基于SOA光纤激光器的全光触发器及缓存器

论文摘要

全光包交换由于能在光域内完成数据包的路由,交换,存储和转发等功能,近年来受到了广泛的关注。本文主要研究了全光包交换开关中的两个关键器件,全光触发器和全光缓存器。实现了一种基于SOA光纤激光器的三稳态触发器,其结构简单紧凑,解决了文献报道中关于多稳态触发器的脉冲波长限制和阈值能量高的问题。本文实现了一种开关沿20 ps的超快沿触发器,是目前文献报道中开关沿最快的触发器,并实现了10 Gb/s,无误码,无码型畸变的全光交换。本文还提出了一种基于光纤环型激光器的单SOA双稳态触发器,解决了文献报道中需外加反馈的问题。最后本文提出了一种基于单稳态触发器和波长转换器的堆栈式全光缓存器,能处理两个同时到达缓存的数据包,且存储时间可根据网络数据流量实时控制,具有多级存储深度,存储容量易扩展。首先,本文提出了基于SOA光纤激光器的双/三稳态触发器,并进行了实验验证。该触发器具有结构简单紧凑,可集成,消光比高,状态切换阈值能量低,触发脉冲波长可选范围大等优点。其中双稳态触发器状态间消光比为45 dB,状态切换阈值能量为3.6 nJ,三稳态触发器消光比为40 dB,阈值能量13.6 nJ。第二,本文研究了触发器的状态切换速度,用全光信号处理的方法实现了具有超快开关沿的全光触发器,开关沿20 ps,输出消光比17.5 dB。用超快沿触发器驱动全光开关,实现了10 Gb/s,无误码,无码型畸变的全光交换。第三,本文实现了基于光纤环型激光器的单SOA双稳态触发器,解决了文献报道中需外加反馈的问题,能在很宽的波长范围内表现出双稳态,且消光比达45 dB。把单SOA触发器与多SOA触发器做比较,分析了各自的优缺点。最后,本文提出了一种基于单稳态触发器和波长转换器的堆栈式全光缓存器。能够处理两个同时到达缓存的数据包,存储时间可根据数据流量动态控制。存储容量易扩展,系统复杂度只随存储容量线性增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 全光包交换技术
• 1.2 全光触发器
• 1.2.1 基于光谱双稳态的全光触发器
• 1.2.2 基于耦合偏振开关的双稳态全光触发器
• 1.2.3 基于耦合Mach-Zehnder 干涉仪的双稳态全光触发器
• 1.2.4 几种集成结构的全光触发器
• 1.3 全光缓存器
• 1.3.1 直通型全光缓存器
• 1.3.2 环型全光缓存器
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 多稳态全光触发器
• 2.1 引言
• 2.2 双稳态全光触发器
• 2.2.1 静态输出特性
• 2.2.2 动态输出特性
• 2.3 三稳态全光触发器
• 2.3.1 基于耦合SOA 光纤激光器的三稳态触发器
• 2.3.2 静态输出特性
• 2.3.3 动态输出特性
• 2.4 四稳态全光触发器
• 2.5 触发器状态的扩展
• 2.5.1 简化触发器的状态扩展
• 2.5.2 基于光纤环形激光器的触发器状态扩展
• 2.6 本章小结
• 第3章 超快开关沿的全光触发器
• 3.1 引言
• 3.2 触发器的状态切换速度
• 3.2.1 基于SOA 光纤激光器的双稳态触发器的状态切换时间
• 3.2.2 基于SOA 光纤激光器的三稳态触发器的状态切换时间
• 3.2.3 触发器的开关沿
• 3.3 基于全光信号处理的超快沿触发器
• 3.3.1 超快沿触发器的工作原理
• 3.3.2 超快沿触发器的实验结构
• 3.3.3 超快沿触发器的输出特性
• 3.4 基于超快沿触发器的全光开关
• 3.4.1 基于SOA 交叉增益调制效应的2×2 光开关
• 3.4.2 用超快沿触发器作泵浦的全光开关的开关特性
• 3.4.3 光开关在直通态和交叉态下的误码率测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 单有源器件双稳态触发器
• 4.1 引言
• 4.2 基于耦合光纤环形激光器的单SOA 双稳态触发器
• 4.3 单SOA 双稳态触发器的输出特性
• 4.3.1 静态输出特性
• 4.3.2 动态输出特性
• 4.4 单有源器件触发器的局限性
• 4.5 本章小结
• 第5章 堆栈式全光缓存器
• 5.1 引言
• 5.2 堆栈式全光缓存器
• 5.2.1 堆栈式全光缓存器的结构
• 5.2.2 堆栈式全光存储器的工作原理
• 5.3 光控制单元
• 5.3.1 全光单稳态触发器
• 5.3.2 波长转换器
• 5.3.3 控制信号预处理
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果