一種基于SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成XOR光邏輯門實現(xiàn)光標(biāo)記交換的方法

作者：時間：2012-12-15 來源：網(wǎng)絡(luò)

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0 引言
光標(biāo)記交換(OLS)是指通過提取和更換光標(biāo)記，實現(xiàn)用戶信息的路由選擇與交換。近年來，國內(nèi)外對OLS技術(shù)提出了許多新穎的方案，比如副載波光標(biāo)記、時分復(fù)用光標(biāo)記、多波長光標(biāo)記、光碼標(biāo)記、正交調(diào)制光標(biāo)記等。目前，光標(biāo)記交換技術(shù)已經(jīng)成為光交換領(lǐng)域的研究熱點。
通常都是以光調(diào)制的方式產(chǎn)生光標(biāo)記，以光或電的方法來處理光標(biāo)記。關(guān)于標(biāo)記處理，就目前所提出的方法來看，一種是利用法布里一珀羅濾波器(F-P Filter)、非線性光學(xué)環(huán)鏡(NOLM)光濾波器、太赫茲光非對稱解復(fù)用器(TOAD)和超高速非線性干涉儀(UNI)等先進(jìn)行標(biāo)記擦除，新的標(biāo)記信息的插入通常是利用LiNbO3外調(diào)制器來實現(xiàn)。另一種則是利用SOA或光邏輯門器件實現(xiàn)標(biāo)記擦除和再生。
本文將利用SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成的XOR光邏輯門應(yīng)用于光標(biāo)記交換，通過仿真，在載荷信息速率為10Gbit／s，標(biāo)記信息速率為2．5Gbit／s的非歸零碼DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)中實現(xiàn)了標(biāo)記交換。

1 工作原理
1．1 基于SOA的XGM實現(xiàn)XOR邏輯門的原理
基于SOA的XGM實現(xiàn)XOR門的結(jié)構(gòu)如圖1所示，用信號A作為探測光，信號B作為泵浦光，B的功率遠(yuǎn)大于A的功率，當(dāng)A和B信號都為“1”時，對于SOA-1來說，因為右端有強泵浦光B入射，B將競爭到SOA-1中絕大部分的載流子，信號A則被飽和吸收，所以SOA-1右端可以視為輸出為“0”；只有當(dāng)右端無輸入時，A才能夠被SOA1放大，輸出為“1”。亦即，SOA-1實現(xiàn)了邏輯運算。同理，SOA-2實現(xiàn)了邏輯運算。然后將這兩路輸出信號耦合，就實現(xiàn)了信號A和信號B之間的XOR運算，即。

。同理，SOA-2實現(xiàn)了邏輯運算。然后將這兩路輸出信號耦合，就實現(xiàn)了信號A和信號B之間的XOR運算，即。

1．2 基于XOR實現(xiàn)光標(biāo)記交換的原理
假設(shè)輸入信號的光標(biāo)記脈沖序列為01001，需要交換的光標(biāo)記設(shè)為第1、第4和第5位，控制進(jìn)入XOR光邏輯門探測光的序列，經(jīng)過XOR邏輯運算，就能實現(xiàn)所需要的標(biāo)記交換，最后輸出結(jié)果為11010，同時在這個過程中也完成了舊標(biāo)記信息的擦除。
2 系統(tǒng)設(shè)計與仿真實驗
DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由DPSK／ASK調(diào)制信號的產(chǎn)生、XOR光邏輯門進(jìn)行標(biāo)記交換、DPSK／ASK調(diào)制信號的接收解調(diào)三部分組成。在發(fā)送端，由分布式反饋激光器產(chǎn)生連續(xù)波，其波長設(shè)置為1550nm，對光載波利用馬赫-增德爾調(diào)制器進(jìn)行差分相位調(diào)制，產(chǎn)生速率為10Gbit／s的載荷信息，再將此載波利用馬赫-增德爾調(diào)制器進(jìn)行強度調(diào)制，產(chǎn)生速率為2．5Gbit／s的標(biāo)記信息，標(biāo)記信息的脈沖序列設(shè)置為01001。在標(biāo)記交換部分，利用XOR光邏輯門來實現(xiàn)標(biāo)記交換，進(jìn)入XOR光邏輯門的控制信息的脈沖序列設(shè)置為10011經(jīng)過標(biāo)記交換后形成新的光包經(jīng)過80km單模光纖(SMF)傳輸和16km色散補償光纖(DCF)的傳輸。在系統(tǒng)接收端，使用前置的摻餌光纖放大器(EDFA)進(jìn)行信號放大，隨后正交調(diào)制的信號首先經(jīng)過一個窄帶的光學(xué)濾波器，然后通過耦合器進(jìn)行分離，其中一路信號直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來提取標(biāo)記信號，另一路進(jìn)入1bit的延遲干涉儀進(jìn)行光域解調(diào)，經(jīng)過相干解調(diào)，光相位信號被轉(zhuǎn)換為光強度信號，得到的兩路信號分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)過低通濾波器濾波，并進(jìn)行差值運算，最后得到載荷信息。

在未經(jīng)過XOR光邏輯門進(jìn)行標(biāo)記交換前，原來的ASK標(biāo)記信息的時域波形如圖4(a)所示，在進(jìn)行光標(biāo)記交換后新的標(biāo)記信息的時域波形如圖4(b)所示。由圖可知，DPSK／ASK信號在經(jīng)過基于SOA的XGM效應(yīng)生成的XOR光邏輯門時，DPSK載荷信息并不會被改變，而通過XOR邏輯運算，舊的ASK標(biāo)記信息則被擦除，同時生成新的ASK標(biāo)記信息。由圖4(b)可知輸出結(jié)果為11010，與理論值相符。

3 結(jié)束語
本文利用SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成了XOR光邏輯門，并將其應(yīng)用于DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)來完成標(biāo)記交換，使用Optisystem7．0進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，通過XOR光邏輯門成功實現(xiàn)了2．5Gbit／s的ASK標(biāo)記信息的全光域的標(biāo)記交換。
這種基于SOA構(gòu)成XOR邏輯門實現(xiàn)光標(biāo)記的方案具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、標(biāo)記交換速率高等優(yōu)點，同時此方案也利用了正交調(diào)制頻譜利用率高；標(biāo)記信息與載荷信息分離簡單；DPSK載荷信息具有較強的抗非線性能力等優(yōu)點。但此方案是在特定的光標(biāo)記交換系統(tǒng)中完成的，且ASK標(biāo)記信息易受到SOA中載流子恢復(fù)時間和其他非線性效應(yīng)等因素的影響，對于光標(biāo)記交換技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展有一定的參考價值。