第五章 基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光时隙交换处理能力研究.pdf

物 理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．8(2014) 084205 基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一 光缓存环全光时隙交换处理能力研究冰 高松 )2) 盛新志1)2)t 冯震 ) 吴重庆 ) 董宏辉2) 1)(北京交通大学理学院，发光与光信息教育部重点实验室，北京 100044) 2)(北京交通大学，轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 100044) (2013年 6月10日收到；2014年 1月 7日收到修改稿 ) 对基于半导体光放大器 (SOA)中非线性偏振旋转效应 (NPR)效应的单一光缓存环多数据包的全光时 隙交换 fTSI)处理能力进行了理论和实验研究．在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙 (TSI) 必要条件的基础上，针对各种全光TSI操作要求得出了相应光数据包的调度方案．在实验上，以基于SOA中 NPR效应的单一光缓存环实验系统，开展了多数据包全光TSI操作的实验研究．根据上述光数据包理论调度 方案进行相应系统参数设定，进行了速率为 10Gb／s的3个和4个数据包的全光TSI实验．实验结果与理论预 期相符合．研究成果为减少昂贵SOA元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI系统的结构提供了可靠依据， 对推进全光TSI技术的发展具有重要意义． 关键词：全光时隙交换，全光缓存器，半导体光放大器，偏振态旋转效应 PACS：42．79．Sz，42．79．Vb，42．81．uV，42．15．Eq DOI：10．7498／aps．63．084205 的推动，基于全光缓存器的全光TSI逐渐成为研宄 1 引 言 人员关注的焦点 [5--11]．但 因像 “慢光”fslowlight， SL1这样能给光缓存带来新机制的先进效应仍处于 时隙交换ftimeslotinterchange，TSI)是时分 发展 的初级阶段，发展基于全光缓存器的全光TSI 复用 网络 (time—divisionmultiplexed，TDM)交换 新技术面临的挑战，主要来源于 以固定长度光纤 机中的一个关键技术，通过改变信息的时隙位置可 延迟线实现大范围且精细可调的缓存 1【2J．2006年， 改变数据包 目的地或者避免冲突 [1]_ 目前，电域 Shao等 [7】以有源波导正交光开关列阵联接光纤延 TSI已是一种成熟的路 由技术；光域TSI则是一种 迟线所构成的可多环缓存的光缓存器，进行了全光 亟待发展的全光网关键技术，在避免高速路 由中高 TSI实验 ．由于波导与光纤存在联接困难，阻碍 了 能耗和 电子瓶颈等不利影响方面被寄予厚望 [2】． 该方案的进一步发展．2012年底，受基于SOA中偏 1987年，Thompson等 0【J首先提出和实现了以 振主态旋转效应fnonlinearpolarizationrotation， 光纤延迟线组辅 以铌酸锂耦合器光开关的全光 NPR1全光缓存器研究进展的推动，我ffJd,组提出 TSI．为弥补因信号光多路耦合所带来的损失，1993 基于SOA的NPR效应全光缓存器两级级联的全光 年Yao等 【l提出以半导体光放大器 (semiconduc— TSI方案，并在实验上成功地针对速率为10Gb／s toropticalamplifier，SOA1进行补偿．但固定长度 的2—4个光数据包实现了全光TSI操作 [s,6,13】． 光纤延迟线组的使用，严重限制了这一全光TSI方 在可 以预见的未来，全光缓存器，尤其是基于 案的实现弹性．近些年来 受全光缓存器技术发展 昂贵SOA器件 的全光缓存器成本仍将高昂．TSI }国家自然科学基金 (批准号、北京市自然科