基于光纤的全光缓存器研讨.pdf

第三届全国信息与电子工程学术会议、四川省电子学会曙光分会第十四届学术年会暨院青年科协第八届学术年会论文集 577 基于光纤的全光缓存器研究 盛银罗斌 (信息科学与技术学院西南交通大学 四川 成都610031) 摘要针对基于光纤的环路型全光缓存器(DLOB)的环路噪声问题，在给定用于分析噪声 及输出信噪比的通用简化模型下，从理论上给出了此类全光缓存器信噪比随缓存圈数变化的关系表 达式，用仿真软件针对信噪比和增益给出了仿真结果，并同基于半导体光放大器(SOA)的全光缓 存器的性能相比较。 关键词光纤全光缓存器信噪比增益 1 引言 以SOA为非线性元件的DLOB[2】具有结构紧凑，需要的控制光功率小，不需要另外在环中使 用光放大器等优点。但这种结构的缓存器存在一定程度的漏光，如果光信号有基座的时候，缓存器 的输出会在控制光的位置上出现基座，另外SOA的噪声限制信号在缓存器中缓存的圈数。这些缺点 可以在以光纤为非线性元件的DLOB中得到一定程度的克服。以光纤为非线性元件的DLOB结构没 有基于SOA的DLOB紧凑，而且需要在环中增加一个放大器来补偿环中的损耗。以往的文献中对 基于SOA的DLOB做了很多的研究，但是对以光纤为非线性元件的DLOB的研究却没有提及。本 文就使针对以光纤为非线性元件的DLOB的输出信噪比和动态增益随缓存圈数的变化做了研究，并 同以往文献中研究的基于SOA的DLOB比较，指出了其优缺点。 2 DLOB的结构图和噪声的简化模型 E 图1 以光纤为非线性元件的DLOB结构图 DLOB原理为：从光环行器的l端口输入信号光，通过光环行器的2端口进入平行排列3×3 光纤耦合器2端口，如果在环1中不加控制光，图中的非线性元件光纤对两个方向信号光的作用完 全相同，顺时针和逆时针方向信号的相位差为零，信号直接反射到输入耦合器2端口后进入光环行 基于光纤的全光缓存器研究 器的2端口再由光环行器的3端口输出。如果有和．顺时针方向的信号脉冲同步的控制脉冲信号加入 到环l中，只要调整控制光功率使得两个方向信号之间的相位差正好为万，信号将会被“写”入缓 存器中(即信号同时出现在1、3端口，而2端口几乎没有输出)。l、3两个端口的两信号将在环2 中相向而行并再次回到平行排列3×3耦合器中，在耦合器中相干后切换到耦合器的4、6端口，如 此反复，信号光将一直在两个环中交换长期存在，这样信号光就可以在光纤环中存活很长的时间。 需要读出时，只要在缓存器的环l再加一次控制光使得两个方向信号之间的相位差为万，在环中 缓存的信号将被‘读出’，从耦合器的2端口输出。在光纤环2中加入掺铒光纤放大器(EDFA)来 补偿信号光在两个环中的功率损耗。 G Pin 图2 DLOB噪声简化模型 在没有光信号输入的情况下，缓存器达到稳态时，可以设想环路型全光缓存器是一个由光纤、 滤波器和无源光衰减器经过光纤连接组成的环形谐振腔。在这个环形谐振腔中，光纤的损耗、延时、 色散等均设计到一个集总参数的线性器件．它包括损耗、延时、色散等一系列特性。所有与偏振相 关的问题都集中在偏振控制器PC上。 3 DLOB输出信噪比及增益分析 与基于SOA的全光缓存器(EDFA模数是2)不同的是，此时，输出的噪声光子数的方差为【5】： (1) 上式中，第一项表示放大后信号光的散粒噪声；第二项代表ASE噪声，它是加性噪声，与输入 信号无关；第三项代表信号与ASE间的差拍噪声：第四项代表ASE．ASE间的拍噪声。而输入噪声 光子数方差0．2与输入平均光子数n缸的关系为： nh=％2／hvAv=P．m／hvAv (2) △y是滤波器对应带宽：n。代表自发辐射因子；G是信号经过EDFA时所对