基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 8 (2014) 084205 基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一 光缓存环全光时隙交换处理能力研究 高松 盛新志 冯震 吴重庆 董宏辉 1)(北京交通大学理学院, 发光与光信息教育部重点实验室, 北京 100044) 2)(北京交通大学, 轨道交通控制与安全国家重点实验室, 北京 100044) ( 2013 年6 月10 日收到; 2014 年1 月7 日收到修改稿) 对基于半导体光放大器 (SOA) 中非线性偏振旋转效应(NPR) 效应的单一光缓存环多数据包的全光时 隙交换(TSI) 处理能力进行了理论和实验研究. 在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙 (TSI) 必要条件的基础上, 针对各种全光TSI 操作要求得出了相应光数据包的调度方案. 在实验上, 以基于SOA 中 NPR 效应的单一光缓存环实验系统, 开展了多数据包全光TSI 操作的实验研究. 根据上述光数据包理论调度 方案进行相应系统参数设定, 进行了速率为10 Gb/s 的3 个和4 个数据包的全光TSI 实验. 实验结果与理论预 期相符合. 研究成果为减少昂贵SOA 元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI 系统的结构提供了可靠依据, 对推进全光TSI 技术的发展具有重要意义. 关键词: 全光时隙交换, 全光缓存器, 半导体光放大器, 偏振态旋转效应 PACS: 42.79.Sz, 42.79.Vb, 42.81.Uv, 42.15.Eq DOI: 10.7498/aps.63.084205 的推动, 基于全光缓存器的全光TSI 逐渐成为研究 1 引 言 人员关注的焦点511 . 但因像“慢光” (slow light, SL) 这样能给光缓存带来新机制的先进效应仍处于 时隙交换(time slot interchange, TSI) 是时分 发展的初级阶段, 发展基于全光缓存器的全光TSI 复用网络(time-division multiplexed, TDM) 交换 新技术面临的挑战, 主要来源于以固定长度光纤 机中的一个关键技术, 通过改变信息的时隙位置可 12 延迟线实现大范围且精细可调的缓存 . 2006 年, 改变数据包目的地或者避免冲突1 . 目前, 电域 7 Shao 等 以有源波导正交光开关列阵联接光纤延 TSI 已是一种成熟的路由技术; 光域TSI 则是一种 迟线所构成的可多环缓存的光缓存器, 进行了全光 亟待发展的全光网关键技术, 在避免高速路由中高 TSI 实验. 由于波导与光纤存在联接困难, 阻碍了 2 能耗和电子瓶颈等不利影响方面被寄予厚望 . 该方案的进一步发展. 2012 年底, 受基于SOA 中偏 3 1987 年, Thompson 等 首先提出和实现了以 振主态旋转效应(nonlinear polarization rotation, 光纤延迟线组辅以铌酸锂耦合器光开关的全光 NPR) 全光缓存器研究进展的推动, 我们小组提出 TSI. 为弥补因信号光多路耦合所带来的损失, 1993 基于SOA 的NPR 效应全光缓存器两级级联的全光 年Yao 等4 提出以半导体光放大器(semiconduc-