全光波長變換器及其在光網(wǎng)絡中的應用研究.pdf

1、近年來全光通信網(wǎng)(AON)成為光通信領域的一個研究熱點，也是未來光網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。AON的關鍵技術主要包括光交換/光路由、光交叉連接、波長變換以及光緩存等。光交換/光路由實質是波長交換或波長路由，AON在干線網(wǎng)的交叉節(jié)點引入OXC和波長變換器，從而形成了端到端的“虛波長”通道，只要各段鏈路分別存在未被占用的空閑波長，就可以通過波長變換器建立通信路由，大大提高了波長利用率。尤其是對大容量、多節(jié)點的網(wǎng)狀網(wǎng)，波長變換器的加入能大大降低網(wǎng)絡

2、的阻塞率。波長變換技術已經(jīng)成為光通信基礎研究的一個熱點，并且已應用于一些全光試驗網(wǎng)中。本論文主要包括以下內容： 首先，采用半導體光放大器(SOA)的自發(fā)輻射(ASE)和延遲干涉儀實現(xiàn)了不用外加探測光、碼字又同相的XGM全光波長變換。借助SOA的ASE作探測光，利用SOA的交叉增益調制效應實現(xiàn)全光波長變換，對變換后的ASE輸出濾波，可選出所需要的一個或多個變換波長，再通過一個非對稱的馬赫-澤德爾干涉儀(AMZI)將系統(tǒng)變換后的反相

3、碼轉換為同相碼。該方案可取得較高的變換效率和較寬的變換帶寬，使系統(tǒng)更加簡單，提高了性價比。 其次，提出一個用于HORNET接入控制的可變光延遲線及其改進型——十進制可編程光緩存器的設計方案?？勺児庋舆t線的主要特點在于利用了四波混頻波長變換技術，具有結構緊湊、性價比高、對信號透明以及延遲范圍適合于IP包的實際長度等優(yōu)點。可變光延遲線方案可以推廣變成一個十進制、可編程的光緩存器，從而具有更加廣闊的應用價值。不僅可用于光信號處理領域、

4、光包交換網(wǎng)的交換系統(tǒng)和接入系統(tǒng)，還可用于軍事領域中導彈的精確制導或微波雷達技術領域代替用電纜制作的延遲線。改進后的緩存器利用數(shù)學上常用的十進制的進位關系，采用級聯(lián)結構，實現(xiàn)了可編程的大范圍光延遲；利用兩個四波混頻波長變換器級聯(lián)的結構實現(xiàn)了同一信道組內波長信道的逐級遞減；可靈活用于不同速率的光信號與電信號的延遲；每級緩存器實現(xiàn)模塊化，便于按需靈活接配使用。 第三，把可變光延遲線用于HORNET網(wǎng)節(jié)點，提出兩種新節(jié)點模型和兩種相應的

5、MAC改進方案。光包沖突的回避主要是通過增加一個可變光延遲線支路來實現(xiàn)?？勺児庋舆t線的延遲時間由上載包的大小、上傳時間和比特率來決定，沒有額外的光包延遲。兩種方案都能傳送任意長度的IP包，沒有中心控制、無需同步，也沒有帶寬浪費。第二種改進方案更可保證在出現(xiàn)沖突時，高優(yōu)先級的光包首先傳送，因此，兩種改進的IP-MAC方案使得IP包能夠更加有效地在WDM網(wǎng)上傳送。 第四，用正交模式理論對最新的光子集成平臺技術——非對稱孿生波導技術進

6、行了理論分析。給出了多量子阱波導與無源波導垂直集成的ATG結構的電場分布和色散方程。整個分析與計算過程沒有引入任何近似處理，每個參數(shù)的物理意義也很明確，為基于ATG技術的器件設計打下了良好的基礎。 最后，對混沌光通信技術做了初步的實驗和分析。我們采用半導體光放大器(SOA)構成光纖環(huán)形激光器產(chǎn)生偏振態(tài)混沌信號，通過SOA的交叉相位調制(XPM)效應將傳輸數(shù)據(jù)動態(tài)地調制到混沌信號的偏振態(tài)上，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)保密通信。并對該系統(tǒng)的信號進行