[發明專利]全光組播光開關系統

無效

• 申請號: 200810034302.5
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101237295A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 劉智鑫;肖石林;梁錚
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;G02B6/35;H04B10/12
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種全光組播光開關系統，尤其涉及一種基于半導體光放大器交叉增益調制(SOA-XGM)光波長變換器和半導體光放大器(SOA)增益飽和的全光組播光開關系統，解決了全光開關控制、光開關切換和光信號組播等問題，屬于光通信技術領域。

背景技術

波分復用(WDM)傳輸技術和全光交換技術是全光網的關鍵技術。光開關在這兩個方面都起著重要作用。在WDM傳輸技術中，光開關的應用場合有波長切換、波長適配、光定時的提取、光碼流再生、光歸零碼(RZ碼)與光不歸零碼(NRZ碼)的轉換等。在全光交換技術中，光開關被大量用于光交叉連接的光交換矩陣、控制交叉連接的全光邏輯以及選擇波長路由時所必需的波長交換。因此，光開關是全光網的基本器件之一，也是當前阻礙全光網發展的關鍵技術之一。

新型光開關主要分為電控光開關和光控光開關兩類。電控光開關有移動光纖式，各種形式的波導開關、熱光開關、液晶光開關、聲光光開關、微電子機械系統(MEMS)光開關等等，以及由以上電控光開關構成的開關系統都是電開關矩陣，這意味著輸入的控制光信號要先變換成相應的電信號，才能對開關進行控制，不便于全光網使用。最具發展潛力的還是光控光開關，使用光控光開關是全光網的發展方向。

現在主要的光控光開關技術有非線性波導定向耦合器和非線性光纖環路鏡(NOLM)。非線性波導定向耦合光開關是由多個定向波導耦合器級聯而成。這種級聯的耦合器能實現包括與門、或門、非門、異或等許多復雜的邏輯操作功能，非線性耦合器的輸出功率取決于耦合長度，初始相位差和輸入功率。實際上由于產生非線性耦合需要的光功率極大，目前還不可能走向實用。

NOLM是根據光纖的薩格納克干涉原理制成，光纖環路作為克爾介質，非線性作用(交叉相位調制)就在其中完成。如不加控制光，輸出端就沒有輸出，就像全反射鏡一樣。如果通過波分復用耦合器順時針方向引入控制光脈沖到光纖環路中，由于交叉相位調制，與控制光同方向傳輸并在時域上相互重疊的那部分脈沖信號光將經歷更大的非線性相移。這樣導致兩個方向上脈沖信號光產生相位差，從而使非線性光纖環路鏡輸出端有輸出，實現了開關操作。根據控制光與信號光波長與偏振方向的關系，一般將非線性光纖環路鏡分為兩類：一是波長不同，偏振方向相同；二是波長相同，偏振方向正交。前者結構簡單，開關速度快，開關能量低，但級聯不方便，不利于集成化。后者級聯相對比較方便，利于集成，但偏振控制復雜，控制光對相移的貢獻小。

研究中的全光開關還有雙波長馬赫-曾德(Mach-Zehnder)型光開關和克爾型光開關，但它們的工藝都比較復雜，且離實用化有很大距離。除此之外，現有的全光開關都只能實現單路光的通斷，不能有效地組成用于光交叉連接的光交換的光開關矩陣。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足和實際系統的需要，提出一種全光組播光開關系統，不僅可以實現1×N的光開關功能，還可控制光信號從一個或多個端口輸出，提高開關速度極快，提升光交叉連接中的光開關系統的性能，同時又因組成器件已非常成熟且益于集成，可以較快實用化，又能隨著相關技術的發展而進一步提升性能。

為實現這一目的，本發明以基于半導體光放大器(SOA)交叉增益調制(XGM)的波長變換，SOA增益飽和特性和波長路由模塊為基礎，通過兩次波長變換、對輸入信號光的光信號的擦除和波長路由來實現全光組播光開關系統。該全光組播光開關系統中，控制信號為不同波長的連續光，可以同時輸入1個或幾個不同波長的控制光。控制光反向注入SOA-XGM波長變換器，經交叉增益調制將信息反向變換到控制光上。攜帶反向信息的控制光輸入波長路由模塊，并從對應的端口輸出，波長路由模塊的各個輸出端都反向連接到各個第二級SOA-XGM波長變換器的反向輸入端，在各個第二級SOA-XGM波長變換器中進行第二次波長變換并輸出。

本發明的方案具體描述如下：