大動(dòng)態(tài)延遲范圍全光緩存器的研究.pdf

1、全光緩存器能夠在光域內(nèi)直接完成數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)而不需要經(jīng)過(guò)光-電-光的變換，有效克服了現(xiàn)存通信網(wǎng)絡(luò)中的電子速率瓶頸，成為全光包交換網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件之一。光緩存器延遲時(shí)間的動(dòng)態(tài)范圍與最小緩存粒度對(duì)于全光網(wǎng)絡(luò)的吞吐量與靈活性起著重要作用。本文針對(duì)全光緩存器的動(dòng)態(tài)延遲范圍與其在光網(wǎng)絡(luò)中的作用進(jìn)行了進(jìn)行了全面深入的研究，取得的成果對(duì)于光緩存器在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用和大動(dòng)態(tài)范圍全光緩存器的發(fā)展有重要的參考價(jià)值。 本文的創(chuàng)新主要包括以下幾點(diǎn)：

2、1．鑒于在雙環(huán)耦合全光緩存器DLOB中，小信號(hào)控制會(huì)引起嚴(yán)重的信號(hào)損傷，緩存圈數(shù)僅有10圈左右；而大控制光能夠獲得很好的信號(hào)波形，克服SOA的非線性增益引起的波形失真，因此本文提出了控制光遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)光的控制方法。本文建立了簡(jiǎn)化的DLOB的級(jí)聯(lián)SOA的分析模型，對(duì)DLOB輸出信號(hào)的信噪比、消光比、輸出光功率及“漏光”現(xiàn)象進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，DLOB的緩存圈數(shù)可達(dá)20～30圈。為了增大DLOB的動(dòng)態(tài)范圍，本文提出了一種在緩存過(guò)程中增加緩

3、存圈數(shù)的間插放大刷新方法，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用該方法可以使緩存圈數(shù)提高到60圈。 2．提出了級(jí)聯(lián)型DLOB的緩存器結(jié)構(gòu)，按照10倍率的關(guān)系依次配置各個(gè)緩存單元的環(huán)長(zhǎng)，可以獲得一個(gè)十進(jìn)制的光緩存器，實(shí)現(xiàn)了4級(jí)DLOB的級(jí)聯(lián)。取得了動(dòng)態(tài)延遲范圍達(dá)到1～9999個(gè)單位延遲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，緩存的最小粒度可以小到25ns，誤碼率低于10-9。對(duì)級(jí)聯(lián)型DLOB的信噪比、消光比及光功率進(jìn)行了理論分析，結(jié)果表明：同單級(jí)DLOB相比，數(shù)據(jù)包經(jīng)

4、過(guò)4級(jí)級(jí)聯(lián)緩存后，輸出信號(hào)的光功率增加了約5dB，消光比提高了約2dB，信噪比至少提高了7dB。 3．提出了NOLM光開(kāi)關(guān)+DLOB的光緩存器結(jié)構(gòu)，使得不需要緩存的數(shù)據(jù)包通過(guò)緩存器的延遲時(shí)間減少到2μs左右。NOLM光開(kāi)關(guān)的引入，克服了數(shù)據(jù)包必須依次進(jìn)入各級(jí)緩存單元的缺點(diǎn)，可以直接進(jìn)入需要緩存的那一級(jí)。搭建了兩級(jí)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)包在不同緩存單元的交錯(cuò)緩存。提出了基于2×2耦合器+DLOB的級(jí)聯(lián)型光緩存器結(jié)構(gòu)，使經(jīng)過(guò)緩存器的

5、數(shù)據(jù)包延遲時(shí)間減少到8ns左右，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的在順序上的交錯(cuò)緩存。這些功能有利于解決網(wǎng)絡(luò)擁塞。 4．提出了利用GT-SOA對(duì)信號(hào)光的增益無(wú)關(guān)性，克服了傳統(tǒng)SOA中XPM調(diào)制時(shí)XGM的不利影響，解決了DLOB、NOLM及基于SOA的偏振旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的串話、漏光以及功率不均衡等問(wèn)題。搭建了兩種基于GT-SOA開(kāi)關(guān)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)果表明：基于GT-SOA的NOLM光開(kāi)關(guān)的漏光比傳統(tǒng)的NOLM光開(kāi)關(guān)小20～30倍，兩個(gè)端口具有近似相同

6、的開(kāi)關(guān)功率；基于GT-SOA的偏振旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)也具有兩個(gè)端口功率均衡的優(yōu)點(diǎn)。但是由于目前的GT-SOA對(duì)1550nm的信號(hào)光衰減過(guò)大，DLOB環(huán)中需要加入EDFA進(jìn)行功率補(bǔ)償，可能會(huì)引起環(huán)的自激，因此有必要減小GT-SOA本身對(duì)信號(hào)光的衰減，為GT-SOA指出了一個(gè)有益的研究方向。 5．對(duì)DLOB及大范圍可調(diào)的級(jí)聯(lián)型DLOB在全光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究，提出了一種利用這種緩存器進(jìn)行全光網(wǎng)絡(luò)的流量控制和光數(shù)據(jù)包的壓縮的方法，