基于新型开关效应的多波长大动态延迟范围的全光缓存器

光纤型全光缓存器通常利用半导体光放大器（SOA）的非线性效应作为光开关，但由于SOA的载流子恢复时间的限制、多种非线性效应的相互影响及自发辐射噪声的积累，使缓存器的输出存在严重的信号损伤，并限制了它在DWDM系统中的应用。本项目通过对增益透明SOA（GT-SOA）中信号光的增益无关性的测试与分析，得到GT-SOA消除了交叉增益调制与四波混频，可以作为纯的相位开关与偏振旋转开关，提出了基于GT-SOA的非线性相位开关的多通道光大动态延迟缓存方案及基于GT-SOA偏振旋转的开关作用多通道大动态范围的光缓存器。这些方案有效消除了传统光缓存器中的码型效应、图样失真、通道串扰及自发辐射噪声的积累等缺点。本申请同时提出了基于电吸收调制器的偏振旋转的快速开关作用的缓存器结构。本课题的研究成果不仅对全光缓存器的研究产生深远的影响，对其它全光信号处理器件的研究具重要的参考作用。

全光缓存器是全光交换网络中的关键器件，由于光不能停止，目前利用光在传输介质中的延迟实现对光分组的缓存。本项目研究利用增益透明半导体光放大器（GT-SOA）的纯相位调制与偏振旋转、电吸收调制器（EAM）的偏振旋转等现象实现多波长大动态延迟范围的全光缓存器的方案。项目完成的主要工作有：.1 提出了一种以双环耦合全光缓存器（DLOB）为主体、以非线性光纤环路镜或马赫-曾德干涉仪为选择开关的可动态配置延迟的全光缓存器阵列方案。该缓存器阵列可实现不同延时时间的配置，可有效降低网络拥塞，减少丢包率；提出利用级联型DLOB进行全光时隙处理的方案，验证了光分组的时隙压缩、扩展、重排与交换等功能。.2 建立了GT-SOA相位调制的分析模型，分析了其纯相位调制特点，得到了实现相位调制的泵浦光、辅助光功率及注入SOA的电流，模拟了利用GT-SOA实现OOK格式到QPSK、8PSK的格式转换；提出利用GT-SOA相位调制实现级联DLOB的方案，构建了一个两级DLOB的系统，在两个DLOB环中对光分组实现了各6圈的缓存。实验证明，利用GT-SOA相位调制的DLOB消除了传统光缓存器中SOA的载流子恢复时间、交叉增益调制（XGM）等引起的码型效应，并有效减小了SOA自发辐射噪声积累带来的信号损伤。.3 提出利用GT-SOA的相位开关实现多波长大动态延迟范围的光缓存方案，组建了一个4波长、两级DLOB的实验系统，对承载在4个波长上的光分组进行了共12圈的缓存实验，实验验证了该缓存方案可以消除传统光缓存器中由SOA的XGM效应带来的串话、码型效应、信噪比下降等问题。.4 建立了GT-SOA偏振旋转的分析模型，得到了实现GT-SOA偏振旋转的泵浦光、辅助光功率及注入SOA的电流，理论模拟了利用GT-SOA的偏振旋转实现全光波长转换的方法；提出利用GT-SOA的偏振旋转开关实现大动态延迟范围的全光缓存器的方案，详细分析了缓存器的工作原理、读写方法，实验测得了实现GT-SOA偏振旋转需要的控制光的功率与注入电流的大小，组建了一个两级的实验系统，对光分组在两个延迟环中完成了共12圈的缓存实验，结果表明，该缓存器可以改善码型效应，提高信噪比。.5 建立了EAM偏振旋转现象的分析模型，理论分析了TE与TM模在EAM中引起的折射率变化及泵浦功率的影响，提出了利用EAM偏振旋转实现全光缓存器的方案。