全光波長(zhǎng)變換器及其在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究.pdf

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

2、的阻塞率。波長(zhǎng)變換技術(shù)已經(jīng)成為光通信基礎(chǔ)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，并且已應(yīng)用于一些全光試驗(yàn)網(wǎng)中。本論文主要包括以下內(nèi)容： 首先，采用半導(dǎo)體光放大器(SOA)的自發(fā)輻射(ASE)和延遲干涉儀實(shí)現(xiàn)了不用外加探測(cè)光、碼字又同相的XGM全光波長(zhǎng)變換。借助SOA的ASE作探測(cè)光，利用SOA的交叉增益調(diào)制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)全光波長(zhǎng)變換，對(duì)變換后的ASE輸出濾波，可選出所需要的一個(gè)或多個(gè)變換波長(zhǎng)，再通過一個(gè)非對(duì)稱的馬赫-澤德爾干涉儀(AMZI)將系統(tǒng)變換后的反相

3、碼轉(zhuǎn)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(jiǎn)單，提高了性價(jià)比。 其次，提出一個(gè)用于HORNET接入控制的可變光延遲線及其改進(jìn)型——十進(jìn)制可編程光緩存器的設(shè)計(jì)方案?？勺児庋舆t線的主要特點(diǎn)在于利用了四波混頻波長(zhǎng)變換技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、性價(jià)比高、對(duì)信號(hào)透明以及延遲范圍適合于IP包的實(shí)際長(zhǎng)度等優(yōu)點(diǎn)?？勺児庋舆t線方案可以推廣變成一個(gè)十進(jìn)制、可編程的光緩存器，從而具有更加廣闊的應(yīng)用價(jià)值。不僅可用于光信號(hào)處理領(lǐng)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(lǐng)域中導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)或微波雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域代替用電纜制作的延遲線。改進(jìn)后的緩存器利用數(shù)學(xué)上常用的十進(jìn)制的進(jìn)位關(guān)系，采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了可編程的大范圍光延遲；利用兩個(gè)四波混頻波長(zhǎng)變換器級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了同一信道組內(nèi)波長(zhǎng)信道的逐級(jí)遞減；可靈活用于不同速率的光信號(hào)與電信號(hào)的延遲；每級(jí)緩存器實(shí)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(diǎn)，提出兩種新節(jié)點(diǎn)模型和兩種相應(yīng)的

5、MAC改進(jìn)方案。光包沖突的回避主要是通過增加一個(gè)可變光延遲線支路來實(shí)現(xiàn)。可變光延遲線的延遲時(shí)間由上載包的大小、上傳時(shí)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(zhǎng)度的IP包，沒有中心控制、無需同步，也沒有帶寬浪費(fèi)。第二種改進(jìn)方案更可保證在出現(xiàn)沖突時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的光包首先傳送，因此，兩種改進(jìn)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(duì)最新的光子集成平臺(tái)技術(shù)——非對(duì)稱孿生波導(dǎo)技術(shù)進(jìn)

6、行了理論分析。給出了多量子阱波導(dǎo)與無源波導(dǎo)垂直集成的ATG結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)分布和色散方程。整個(gè)分析與計(jì)算過程沒有引入任何近似處理，每個(gè)參數(shù)的物理意義也很明確，為基于ATG技術(shù)的器件設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。 最后，對(duì)混沌光通信技術(shù)做了初步的實(shí)驗(yàn)和分析。我們采用半導(dǎo)體光放大器(SOA)構(gòu)成光纖環(huán)形激光器產(chǎn)生偏振態(tài)混沌信號(hào)，通過SOA的交叉相位調(diào)制(XPM)效應(yīng)將傳輸數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地調(diào)制到混沌信號(hào)的偏振態(tài)上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)保密通信。并對(duì)該系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行