一种易于扩展端口数的光串并转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种易于扩展端口数的光串并转换器，为基于SLALOM(Semiconductor Laser Amplifier in a Loop Mirror，半导体光放大器环路镜)混合结构的光串并转换器。该光串并转换器采用M行、N列SLALOM单元组合的混合结构，根据输入光脉冲信号速率设置行延时和列延时，以及信号与控制脉冲的时序关系，可实现1到M×N路的串并转换。该光串并转换器由于采用并行与串行的混合结构，相比于纯串行(级联)结构减少了级联长度，提高了输出信号质量。此外，同时通过增加并行数目，可以大幅度的扩展并行输出端口数目，可用于光通信领域中的高速解复用、光信息处理和光交换系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种易于扩展端口数的光串并转换器
本专利技术属于光纤通信
，更为具体地讲，涉及一种易于扩展端口数的光串并转换器。
技术介绍
随着光纤通信技术的发展，相干接收、偏振复用、光正交频分复用等新型光传输技术使得光纤传输速率越来越高。同时光信息处理和光交换技术受限于光逻辑器件和光随机存储器，还无法实现全光高速处理，仍主要依赖于光电转换后的电域处理。将高速串行信号转换为低速并行信号进行识别和处理是一种常见的解决方案。由于电串并转换器的速率受限于电容、电感寄生参数的影响，因此，光串并转换，即直接在光域进行串并转换，成为研究的热点问题。为了实现高速光信号的全光串并转换，目前已有许多相关研究。王菊等提出的AOSPC方案是由波分/时分脉冲光源的产生与顺序多波长变换两个部分构成(参见文献:王菊，于晋龙等.40Gb/s至8路5Gb/s全光串并转换实验研究[J].光学学报,2011,31(5):6001-6012)。利用SOA的交叉相位调制(Cross-PhaseModulation,XPM)效应，串行输入光信号(控制光)引起对波分/时分光脉冲(探测光)的红移啁啾与蓝移啁啾的产生，再通过滤波器滤出探测光的蓝移啁啾部分就实现了将高速串行光信号信息复制到波分/时分光脉冲序列上，波分/时分光脉冲序列经波分解复用后就得到了多路并行的低速输出光信号，此方案实现了将40Gb/s的串行输入光信号转换为8路5Gb/s的并行输出信号。文江洪等提出的基于光纤中四波混频效应的全光串并转换方案(参见文献:文江洪,江阳等.基于光纤中四波混频效应的全光串-并转换研究[J].应用光学,2011,32(3):535-539)，利用光纤中的群速度色散，把一路分频窄时钟脉冲在时域展宽并与数据信号发生四波混频作用，通过滤出不同频率的闲频光，实现了高速的全光串-并转换功能，此方案实现了将一路40Gb/s的RZ码信号转换成为4路10Gb/s信号。非线性光学环镜(NonlinearOpticalLoopMirror,NOLM)是一种实现全光信息处理的常见结构，但因石英光纤中非线性效应较弱，需要数公里长的光纤环和很强的控制光功率才能获得足够大的非线性相移。将行波半导体光放大器(SOA)作为非线性光学元件代替几公里长的光纤插入环路中构成SLALOM。与光纤相比，半导体光放大器具有体积小、非线性折射率系数大、所需控制光功率低、无需考虑色散影响、结构紧凑、易集成等突出优点，近年来已受到世界各国科学家的广泛重视。迄今，SLALOM已实现多种信号处理功能。如解复用、光时钟提取、脉冲整形及宽带波长变换等。申请人在2014年07月16日提出了“一种基于SLALOM的光串并转换器”的专利技术专利申请，该申请于2014年10月08日公布，申请公布号为CN104092497A。该申请中的光串并转换器采用级联SLALOM的结构，利用SLALON“光开关”特性可将串行的高速光信号转换为并行的多路低速信号。该技术方案提高了转换效率，并使处理过程简化，但随着级联数目的增加，SOA噪声的积累会变的严重，导致信号质量下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种易于扩展端口数的光串并转换器，在现有SLALOM光串并转换器基础上，对其结构进行进一步的改进，以减小多级SLALOM后串行光信号的劣化程度。为实现上述专利技术目的，本专利技术易于扩展端口数的光串并转换器，其特征在于，包括：M行级联的SLALOM光串并转换单元，每i行SLALOM光串并转换单元又包括：N个半导体光放大器环路镜(SemiconductorLaserAmplifierinaLoopMirror，简称SLALOM)S(i,j)、N个光环形器C(i,j)、N-1个列延时单元DC(i,j)，其中，i表示行，j表示列；其连接关系为：光环形器C(i,1)的端口2连接SLALOMS(i,1)的输入端口A，光环形器C(i,1)的端口1通过列延时单元DC(i,1)连接光环行器C(i,2)的端口3；光环形器C(i,2)的端口2连接SLALOMS(i,2)的输入端口A，光环形器C(i,2)的端口1通过列延时单元DC(i,2)连接光环行器C(i,3)的端口3；……；光环形器C(i,N-1)的端口2连接SLALOMS(i,N-1)的输入端口A，光环形器C(i,N-1)的端口1通过列延时单元DC(i,N-1)连接光环形器C(i,N)的端口3；光环形器C(i,N)的端口2连接SLALOMS(i,N)的输入端口A；1×M光分支器和M-1个行延时单元D1～M-1，1×M光分支器将输入的串行光信号分出M路，其中M-1路分别通过行延时单元D1～M-1输入到光环形器C(1,N),C(2,N),……,C(M-1,N)的端口1，剩下的一路直接输入光环路器C(M,N)的端口1；1×(M×N)光分支器，输入端连接控制光脉冲信号，1×(M×N)光分支器的M×N个输出端分别连接所述的M行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的控制端口C；根据输入串行光信号的速率设置行、列延时单元延时，使得在M×N个比特串行光信号时刻，M×N个比特光信号分别到达M行级联的SLALOM光串并转换单元的M×N个SLALOM；当控制光脉冲信号没有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入SLALOM后，从输入端口反射输出；而控制光脉冲信号有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入SLALOM后从输出端口透射输出；通过行、列延时单元延时后，在M×N个比特串行光信号时刻，控制光脉冲信号的控制光脉冲经过1×(M×N)光分支器到达各行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的控制端口，并打开各SLALOM的输出窗口，使得各SLALOM透射输出输入端到达的光脉冲，使高速的串行光信号各比特从各SLALOM输出，从而实现到低速并行光信号转换。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术易于扩展端口数的光串并转换器为基于SLALOM(SemiconductorLaserAmplifierinaLoopMirror，半导体光放大器环路镜)混合结构的光串并转换器，该光串并转换器采用M行、N列SLALOM单元组合的混合结构，根据输入光脉冲信号速率设置行延时和列延时，以及信号与控制脉冲的时序关系，可实现1到M×N路的串并转换。该光串并转换器由于采用并行与串行的混合结构，相比于纯串行(级联)结构减少了级联长度，提高了输出信号质量。此外，同时通过增加并行数目，可以大幅度的扩展并行输出端口数目，可用于光通信领域中的高速解复用、光信息处理和光交换系统中。附图说明图1是本专利技术易于扩展端口数的光串并转换器一种具体实施方式的原理图；图2是图1所示SLALOM的结构示意图；图3是图1所示光环形器的结构示意图；图4输入的串行光信号(比特序列)与并行输出端口的示意图，其中，(a)对应延迟单元设置方案一，b)对应延迟单元设置方案二；图5是输入与输出光脉冲信号之间的时序图，其中，(a)对应延迟单元设置方案一，b)对应延迟单元设置方案二；图6是输入的串行光脉冲信号；图7是输入的串行光脉冲信号为80个光脉冲时的4路输出信号，其中，(a)为第(1,1)路光信号，(b)为第(2,2)路光信号，(c)为第(3,3)路光信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种易于扩展端口数的光串并转换器，其特征在于，包括：M行级联的SLALOM光串并转换单元，每i行SLALOM光串并转换单元又包括：N个半导体光放大器环路镜(Semiconductor Laser Amplifier in a Loop Mirror，简称SLALOM)S(i,j)、N个光环形器C(i,j)、N‑1个列延时单元DC(i,j)，其中，i表示行，j表示列；其连接关系为：光环形器C(i,1)的端口2连接SLALOM S(i,1)的输入端口A，光环形器C(i,1)的端口1通过列延时单元DC(i,1)连接光环行器C(i,2)的端口3；光环形器C(i,2)的端口2连接SLALOM S(i,2)的输入端口A，光环形器C(i,2)的端口1通过列延时单元DC(i,2)连接光环行器C(i,3)的端口3；……；光环形器C(i,N‑1)的端口2连接SLALOM S(i,N‑1)的输入端口A，光环形器C(i,N‑1)的端口1通过列延时单元DC(i,N‑1)连接光环形器C(i,N)的端口3；光环形器C(i,N)的端口2连接SLALOM S(i,N)的输入端口A；1×M光分支器和M‑1个行延时单元D1～M‑1，1×M光分支器将输入的串行光信号分出M路，其中M‑1路分别通过行延时单元D1～M‑1输入到光环形器C(1,N),C(2,N),……,C(M‑1,N)的端口1，剩下的一路直接输入光环路器C(M,N)的端口1；1×(M×N)光分支器，输入端连接控制光脉冲信号，1×(M×N)光分支器的M×N个输出端分别连接所述的M行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的控制端口C；根据输入串行光信号的速率设置行、列延时单元延时，使得在M×N个比特串行光信号时刻，M×N个比特光信号分别到达M行级联的SLALOM光串并转换单元的M×N个SLALOM；当控制光脉冲信号没有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入SLALOM后，从输入端口反射输出；而控制光脉冲信号有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入SLALOM后从输出端口透射输出；通过行、列延时单元延时后，在M×N个比特串行光信号时刻，控制光脉冲信号的控制光脉冲经过1×(M×N)光分支器到达各行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的控制端口，并打开各SLALOM的输出窗口，使得各SLALOM透射输出输入端到达的光脉冲，使高速的串行光信号各比特从各SLALOM输出，从而实现到低速并行光信号转换。...

【技术特征摘要】
1.一种易于扩展端口数的光串并转换器，其特征在于，包括：M行级联的SLALOM光串并转换单元，每i行SLALOM光串并转换单元又包括：N个半导体光放大器环路镜(SemiconductorLaserAmplifierinaLoopMirror，简称SLALOM)S(i,j)、N个光环形器C(i,j)、N-1个列延时单元DC(i,j)，其中，i表示行，j表示列；其连接关系为：光环形器C(i,1)的端口2连接SLALOMS(i,1)的输入端口A，光环形器C(i,1)的端口1通过列延时单元DC(i,1)连接光环行器C(i,2)的端口3；光环形器C(i,2)的端口2连接SLALOMS(i,2)的输入端口A，光环形器C(i,2)的端口1通过列延时单元DC(i,2)连接光环行器C(i,3)的端口3；……；光环形器C(i,N-1)的端口2连接SLALOMS(i,N-1)的输入端口A，光环形器C(i,N-1)的端口1通过列延时单元DC(i,N-1)连接光环形器C(i,N)的端口3；光环形器C(i,N)的端口2连接SLALOMS(i,N)的输入端口A；1×M光分支器和M-1个行延时单元D1～M-1，1×M光分支器将输入的串行光信号分出M路，其中M-1路分别通过行延时单元D1～M-1输入到光环形器C(1,N),C(2,N),……,C(M-1,N)的端口1，剩下的一路直接输入光环路器C(M,N)的端口1；1×(M×N)光分支器，输入端连接控制光脉冲信号，1×(M×N)光分支器的M×N个输出端分别连接所述的M行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的控制端口C；根据输入串行光信号的速率设置行、列延时单元延时，使得在M×N个比特串行光信号时刻，M×N个比特光信号分别到达M行级联的SLALOM光串并转换单元的M×N个SLALOM；当控制光脉冲信号没有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入SLALOM后，从输入端口反射输出；而控制光脉冲信号有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入SLALOM后从输出端口透射输出；通过行、列延时单元延时后，在M×N个比特串行光信号时刻，控制光脉冲信号的控制光脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，廖丽丹，贺彬彬，申甦祺，邱昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51