光通信中的全光信號(hào)處理-緒論課件

光通信中的全光信號(hào)處理技術(shù)第一章緒論光纖通信研究什么？為什么要“全光信號(hào)處理”？什么是“全光信號(hào)處理”？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理的基本理論基礎(chǔ)是什么？六全光信號(hào)處理涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括哪些？一光纖通信研究什么？光通信網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展依賴于兩大核心技術(shù)的突破，一是光傳輸技術(shù)，另一個(gè)是光交換技術(shù)。在傳輸層，光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)可望在密集波分復(fù)用（DWDM）基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高傳輸容量，再輔以高級(jí)調(diào)制碼型技術(shù)提高單個(gè)碼元的信息容量，光傳輸技術(shù)已經(jīng)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。目前已經(jīng)報(bào)道了傳輸速率超過(guò)10Tbit/s、傳輸距離超1000km的解決方案。光纖通信研究什么？圖1波分復(fù)用（WDM）光纖通信研究什么？圖3單波長(zhǎng)信道傳輸速率的發(fā)展?fàn)顩r光纖通信研究什么？圖4跨洋通信的單纖傳輸容量增長(zhǎng)情況光纖通信研究什么？

而在光網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)處需要相匹配的光交換技術(shù)來(lái)處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，但是當(dāng)前的全光交換技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，交換速率相對(duì)較低。這主要是因?yàn)楣庾与m然具有優(yōu)越的傳輸特性，但光控制光較難實(shí)現(xiàn)，存在一些基本問(wèn)題需要突破。二為什么要“全光信號(hào)處理”？

下一代網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)是我國(guó)中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃中的優(yōu)先發(fā)展主題。為滿足日益增長(zhǎng)的信息容量需求，光通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)可爭(zhēng)辯地仍然是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心。光通信網(wǎng)絡(luò)要適應(yīng)其開(kāi)放、融合和高QOS的特點(diǎn)，需要朝著IP化、寬帶化和智能化的方向發(fā)展，這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳輸中的信號(hào)處理技術(shù)提出了很高的要求。

在目前光通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)處理中，微電子技術(shù)發(fā)揮著重要作用，在今后的一段時(shí)間內(nèi)可能仍然會(huì)發(fā)揮主導(dǎo)作用。然而依靠縮尺效應(yīng)來(lái)提高集成電路信號(hào)處理速度的方法慢慢趨向于理論上的極限，電子學(xué)處理速率不可能無(wú)限制提高。研究表明，集成電路的線度將趨于極限，進(jìn)一步減小尺寸，晶體管就變成了電阻，量子尺寸效應(yīng)將使電信號(hào)的處理速度達(dá)到極限。而在高速大容量光通信網(wǎng)絡(luò)中，有限的電信號(hào)處理速率必將帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)交換和處理速度的瓶頸，限制通信容量的提高。

發(fā)展超高速的全光信號(hào)處理技術(shù)，是解決光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)擁塞問(wèn)題的必由之路。光子相對(duì)于電子具有很多優(yōu)點(diǎn)；可以克服當(dāng)前光通信系統(tǒng)中電學(xué)器件的速率瓶頸；

光子具有極快的傳播速度真空30萬(wàn)km/sec

光子具有極高的信息容量和效率

（波長(zhǎng)短、頻帶寬）

無(wú)線電波>1m(f<3108Hz)

微波1m~1mm(f=3108Hz~f=31011Hz)

光波1mm~5nm(f=31011Hz~f=61016Hz)

光子具有極快的響應(yīng)能力

最窄電脈沖：ns10-9s,通信速率被限定在Gb/s109

b/s

最窄光脈沖：ps/fs10-12/10-15s,通信速率可達(dá)及百Gb/s

甚至幾十Tb/s

帶寬距離積非?？捎^！

光的優(yōu)越性光纖通信研究什么？為什么要“全光信號(hào)處理”？什么是“全光信號(hào)處理”？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理的基本理論基礎(chǔ)是什么？六全光信號(hào)處理涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括哪些？三什么是“全光信號(hào)處理”？

利用全光的方法對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理（放大、光束變換、信息提取、信息運(yùn)算等）；用光來(lái)控制光，避免光電和電光轉(zhuǎn)換；對(duì)光信號(hào)（carrier）上攜帶的信息進(jìn)行處理；利用光信號(hào)對(duì)另一個(gè)光信號(hào)的振幅、相位、頻率或偏振信息進(jìn)行變換和控制。上述模擬芯片完成了對(duì)N個(gè)信道（每個(gè)信道速率10Gbit/s）光信號(hào)全光路由功能，N個(gè)信道先被波分解復(fù)用到WDM光子回路中，然后被重新分布進(jìn)入光交叉連接模塊中，加載新的標(biāo)頭后被重新波分復(fù)用進(jìn)入另一根光纖中。數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)光延時(shí)線進(jìn)行緩沖，后被送入光電探測(cè)器進(jìn)行信道監(jiān)控，采用CMOS電路監(jiān)控信道特性，不同的芯片之間用電信號(hào)連接。一個(gè)完整的光數(shù)據(jù)包括幀頭和凈負(fù)載兩部分，首先對(duì)輸入的數(shù)據(jù)包信號(hào)進(jìn)行光再生，然后提取幀頭信息，確定下一步凈負(fù)載的路由和交換，如果在波長(zhǎng)域出現(xiàn)阻塞或者沖突就需要波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，如果在時(shí)域中出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)沖突就需要光緩存單元。由此可見(jiàn)光數(shù)據(jù)包的產(chǎn)生、識(shí)別以及傳輸、再生和存儲(chǔ)等涉及到全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘恢復(fù)、3R再生（再定時(shí)，再放大，再整形）、全光邏輯和全光緩存等技術(shù)。因此全光信號(hào)處理技術(shù)是下一代光通信網(wǎng)絡(luò)的基石，其與光傳輸技術(shù)相匹配，達(dá)到超高速全光網(wǎng)絡(luò)的暢通無(wú)阻。光纖通信研究什么？為什么要“全光信號(hào)處理”？什么是“全光信號(hào)處理”？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理的基本理論基礎(chǔ)是什么？六全光信號(hào)處理涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括哪些？四全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理基于哪些器件？（2）硫化物波導(dǎo)全光信號(hào)處理基于哪些器件？20mm（4）硅基微環(huán)全光信號(hào)處理基于哪些器件？（5）光子晶體光纖全光信號(hào)處理基于哪些器件？（6）色散位移光纖SOA的特點(diǎn)：體積小，便于集成（大規(guī)模陣列），增益帶寬寬，可適合工作波長(zhǎng)范圍（1200-1700nm），便于光信號(hào)處理；存在問(wèn)題：端面剩余反射引起的增益紋波，噪聲指數(shù)（放大的自發(fā)輻射噪聲），有限的飽和輸出功率（增益飽和），偏振相關(guān)性;SOA中的交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制、自相位調(diào)制、四波混頻和交叉偏振效應(yīng)等被廣泛利用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種全光信號(hào)處理功能。基于SOA的關(guān)鍵器件長(zhǎng)有源區(qū)SOA；量子點(diǎn)SOA；SOA－MZI；SOA-DI；SOALOM；SOA-UNI；SOA環(huán)形腔激光器；全光信號(hào)處理基于哪些器件？

（9）電吸收調(diào)制器（EAM）全光信號(hào)處理基于哪些器件？（10）沉積碳納米管的D型光纖光纖通信研究什么？為什么要“全光信號(hào)處理”？什么是“全光信號(hào)處理”？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)是什么？六全光信號(hào)處理涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括哪些？五全光信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)是什么？以非線性光學(xué)基本理論為基礎(chǔ)在高強(qiáng)電磁場(chǎng)中任何介質(zhì)對(duì)光的響應(yīng)都會(huì)變成非線性，光纖也不例外。盡管用于光纖的玻璃材料的非線性很弱，但由于纖芯小，纖芯內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)非常高，且作用距離長(zhǎng)，使得光纖中的非線性效應(yīng)會(huì)積累到足夠的強(qiáng)度，導(dǎo)致對(duì)信號(hào)的嚴(yán)重干擾和對(duì)系統(tǒng)傳輸性能的限制。反之，可以利用非線性現(xiàn)象產(chǎn)生有用的效應(yīng)。比如開(kāi)發(fā)放大器、調(diào)制器等新型器件。導(dǎo)致新的學(xué)科分支—非線性光纖光學(xué)。非線性效應(yīng)的起源涉及的非線性效應(yīng)二階：和頻、差頻、倍頻、光參量放大、光參量振蕩三階：自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、四波混頻孤子效應(yīng)受激非彈性散射：受激布里淵散射(SBS)受激喇曼散射(SRS)光纖通信研究什么？為什么要“全光信號(hào)處理”？什么是“全光信號(hào)處理”？全光信號(hào)處理基于哪些器件？全光信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)是什么？六全光信號(hào)處理涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括哪些？六全光信號(hào)處理涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括哪些？光調(diào)制技術(shù)光復(fù)用技術(shù)全光放大；全光3R再生（全光整形、時(shí)鐘恢復(fù)）；全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換；全光碼型轉(zhuǎn)換；全光邏輯與全光計(jì)算；全光緩存；全光標(biāo)記全光互聯(lián)全光模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換；全光波長(zhǎng)交換與路由全光分組交換與路由1全光放大動(dòng)機(jī)：解決電中繼器設(shè)備復(fù)雜、維護(hù)難、成本高的問(wèn)題全光放大器出現(xiàn)之前，光纖通信的中繼器采用光－電－光(O-E-O)變換方式。裝置復(fù)雜、耗能多、不能同時(shí)放大多個(gè)波長(zhǎng)信道，在WDM系統(tǒng)中復(fù)雜性和成本倍增。光放大器的出現(xiàn)，可視為光纖通信發(fā)展史上的重要里程碑。影響：光放大器最重要的意義在于促使波分復(fù)用技術(shù)(WDM)走向?qū)嵱没⒋龠M(jìn)了光接入網(wǎng)的實(shí)用化歷史：以1989年誕生的摻鉺光纖放大器(EDFA)代表的全光放大技術(shù)是光纖通信技術(shù)上的一次革命。利用稀土摻雜的光纖放大器（EDFA、PDFA）利用半導(dǎo)體制作的半導(dǎo)體光放大器（SOA）利用光纖非線性效應(yīng)制作的非線性光纖放大器（FRA、FBA）類型:在泵浦能量（電或光）的作用下，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（非線性光纖放大器除外），然后通過(guò)受激輻射實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的放大。光放大器是基于受激輻射或受激散射原理實(shí)現(xiàn)入射光信號(hào)放大的一種器件。其機(jī)制與激光器完全相同。實(shí)際上，光放大器在結(jié)構(gòu)上是一個(gè)沒(méi)有反饋或反饋較小的激光器。原理:光放大器與激光器的唯一區(qū)別就是光放大器沒(méi)有正反饋機(jī)制(2)受激輻射(1)能量注入(1)摻鉺光纖放大器－EDFAEDFA性能穩(wěn)定、增益高、噪聲指數(shù)3～4dB、高飽和輸出功率（10w輸出）、便于多信道放大。存在問(wèn)題：增益平坦、增益瞬態(tài)、增益帶寬拓寬(2)全光放大（喇曼放大－RA）RA噪聲低，分布式放大，用普通傳輸光纖作為增益介質(zhì)，但增益較低（10dB左右），所需泵浦光功率較大，容易損傷光纖。采用多個(gè)泵浦波長(zhǎng)泵浦，可實(shí)現(xiàn)80nm范圍內(nèi)增益平坦。(3)全光放大（半導(dǎo)體光放大器－SOA）A1550nmsemiconductoropticalamplifierusingaInGaAsPchipSOA做線性應(yīng)用：放大，與探測(cè)器集成做前置放大，SOA與陣列波導(dǎo)光柵集成構(gòu)成光開(kāi)關(guān)矩陣。最大優(yōu)勢(shì)：集成，可實(shí)現(xiàn)增益帶寬200nm，電光效率高。SOA最大的問(wèn)題：ASE噪聲，交叉增益調(diào)制。全光放大還有全光參量放大，光纖布里淵放大器等。2全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換

WDM全光網(wǎng)的一個(gè)重要特征是利用波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行路由。在WDM系統(tǒng)中，如果光交叉連接（OXC）設(shè)備不具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，光通道在各光纖段中必須采用相同的波長(zhǎng)。如下圖所示：假設(shè)終端A要與終端C進(jìn)行通信，此時(shí)終端E又要與終端B進(jìn)行通信，這就產(chǎn)生了波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，A與C通信時(shí)，將占用通信信道，此時(shí)則E與B無(wú)法進(jìn)行通信。因此為了避免網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)大量終端同時(shí)通信時(shí)產(chǎn)生的波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)以及網(wǎng)絡(luò)阻塞現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)引用具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能的光交叉連接設(shè)備，使得光通道在不同的光纖段中可以根據(jù)需要占用不同的通信波長(zhǎng)。2全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換若采用具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能的光交叉連接設(shè)備，則如下圖所示，A與C通信的同時(shí)，E與B要進(jìn)行通信，A與C的通信占用了通信波長(zhǎng)λ1，當(dāng)E與B要進(jìn)行通信時(shí)發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)λ1已被占用，則利用OXC設(shè)備將其通信波長(zhǎng)變換到空閑波長(zhǎng)λ2，因此通過(guò)引進(jìn)OXC能夠使得光通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)鏈路的通信。這樣提高了波長(zhǎng)利用率，降低了信號(hào)阻塞率，大大提高了光通信效率。2全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換（SOA交叉增益調(diào)制）SOAInputsignalPump(CW)Outputsignal

100Gbit/sconversionover5nmusingspeciallyoptimizedSOA

A.D.Ellisetal,ElectronicsLetters,vol.34,No.20

SOA－XGM型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換效率高，輸入功率動(dòng)態(tài)范圍大，可以偏振不敏感。但輸出消光比退化嚴(yán)重，高速波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)碼型效應(yīng)嚴(yán)重（載流子恢復(fù)時(shí)間限制）。高速與消光比之間是個(gè)矛盾。長(zhǎng)有源區(qū)、高的模場(chǎng)限制因子SOA有助于高速和高輸出消光比。同時(shí)大的增益調(diào)制會(huì)伴隨大的啁啾。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換（SOA四波混頻型FWM）SOApumpsignalOutputsignal泵浦光為連續(xù)光可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，對(duì)速率和格式完全透明。無(wú)論SOA是否偏振無(wú)關(guān)，都具有內(nèi)在的偏振相關(guān)性；轉(zhuǎn)換效率較低，隨轉(zhuǎn)換間隔加大急劇降低，光信噪比較差。上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換效率有差別。采用2mm長(zhǎng)SOA可實(shí)現(xiàn)100Gb/sFWM波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換;2004年采用雙泵浦＋1480nm輔助光方案實(shí)現(xiàn)10G的80nm范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換效率大于－10dB。交叉增益調(diào)制型可調(diào)諧全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器基于可調(diào)諧激光器和單端SOA實(shí)現(xiàn)交叉增益調(diào)制型10Gb/s40nm范圍內(nèi)可調(diào)諧全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換10Gb/s223-1偽隨機(jī)信號(hào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果合適條件下，40nm范圍內(nèi)輸出消光比大于10dB，轉(zhuǎn)換效率大于0dB.3全光3R再生——基本概念

全光3R再生（Re-amplification、Re-sharping、Re-timing）是光網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵功能。由于色散、WDM信道間的串?dāng)_、光纖中的非線性效應(yīng)、光源和光放大器的ASE噪聲等因素都不可避免的引起網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)的惡化，尤其在40Gb/s及以上的高速光網(wǎng)絡(luò)中，這種惡化對(duì)信號(hào)的影響更是不可忽略。必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行3R再生。全光3R再生系統(tǒng)包括光放大、時(shí)鐘提取和光判決三個(gè)部分。全光3R再生——基本概念

光放大可以由EDFA實(shí)現(xiàn)，因此時(shí)鐘提取和光判決技術(shù)是全光3R再生的關(guān)鍵。全光判決技術(shù)通常由全光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，時(shí)鐘提取單元負(fù)責(zé)從惡化的數(shù)據(jù)信號(hào)中提取出低抖動(dòng)、高消光比的時(shí)鐘脈沖，時(shí)鐘脈沖的形狀和質(zhì)量直接影響著再生信號(hào)的質(zhì)量。常用的時(shí)鐘提取方案根據(jù)提取的機(jī)制可分為電時(shí)鐘提取，光電混合時(shí)鐘提取，和全光時(shí)鐘提取三大類。全光3R再生——基本概念3R：Re-amplification,Re-timing,Re-shaping解決損耗、噪聲、串音和抖動(dòng)問(wèn)題2R：Re-amplification,Re-shaping解決損耗、噪聲和串音問(wèn)題全光2R一般用干涉型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)；全光3R關(guān)鍵是全光時(shí)鐘恢復(fù)和光判決門(mén)；RZ信號(hào)再生包括時(shí)鐘恢復(fù)和光判決。而NRZ信號(hào)再生還需要先進(jìn)行碼型轉(zhuǎn)換，將NRZ信號(hào)轉(zhuǎn)換成RZ信號(hào)或PRZ信號(hào)，進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)，利用恢復(fù)出的時(shí)鐘進(jìn)行光判決。光通信系統(tǒng)中常用的碼型(幅度調(diào)制)4全光碼型轉(zhuǎn)換DPSK星座圖QPSK星座圖光通信系統(tǒng)中常用的碼型（相位調(diào)制）不同碼型性能的比較調(diào)制碼型優(yōu)點(diǎn)缺陷應(yīng)用場(chǎng)合NRZ產(chǎn)生簡(jiǎn)單，較高色散容忍度，較高頻譜效率低非線性容忍度，傳輸距離短城域或區(qū)域DWDMRZ高非線性容忍度產(chǎn)生較復(fù)雜，低色散容忍度，窄帶濾波敏感長(zhǎng)距離WDMCSRZ較高非線性容忍度，較高色散容忍度，高譜效率產(chǎn)生較復(fù)雜，窄帶濾波敏感長(zhǎng)距離WDMDuobinary高色散容忍度，高頻譜效率低非線性容忍度，發(fā)送信號(hào)需經(jīng)過(guò)電上預(yù)編碼城域或區(qū)域DWDMDPSK高色散容忍度，高非線性容忍度，高頻譜效率產(chǎn)生和接收較復(fù)雜長(zhǎng)距離WDMRZ-DPSK較高色散容忍度，高非線性容忍度產(chǎn)生和接收較復(fù)雜長(zhǎng)距離WDMDQPSK高色散容忍度，高非線性容忍度，高頻譜效率產(chǎn)生和接收復(fù)雜長(zhǎng)距離DWDM…瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一部分：介紹全光信號(hào)處理的研究現(xiàn)狀NRZ到RZ碼型轉(zhuǎn)換技術(shù)是WDM/OTDM混合光子網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)！SOANRZ信號(hào)PRZ信號(hào)方案簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)質(zhì)量較好，在上升沿提取光脈沖，需要較窄的光濾波器。如果做成與SOA集成的窄帶濾波器，應(yīng)該具有極大的研究?jī)r(jià)值。

SOA中的自相位調(diào)制效應(yīng)

單片集成有源麥克爾遜干涉儀實(shí)現(xiàn)RZ-to-NRZ轉(zhuǎn)換

RZ信號(hào)從其中一個(gè)干涉臂注入，引起該干涉臂上SOA的折射率和位相變化，由于載流子濃度的調(diào)制帶寬有限，注入的RZ光脈沖會(huì)展寬。這種脈沖展寬效應(yīng)再結(jié)合干涉儀的正弦傳輸方程就可以實(shí)現(xiàn)RZ-to-NRZ轉(zhuǎn)換。

半導(dǎo)體光放大器延遲干涉（SOA-DI）裝置實(shí)現(xiàn)RZ-to-NRZ轉(zhuǎn)換

通過(guò)調(diào)節(jié)延遲干涉裝置兩臂的延時(shí)和位相差，使兩路信號(hào)分量滿足相消干涉條件就可以實(shí)現(xiàn)RZ-to-NRZ的轉(zhuǎn)換

5全光邏輯門(mén)------基本概念

在未來(lái)的高速光通信網(wǎng)絡(luò)中，為了避開(kāi)復(fù)雜和高功耗的光一電一光變換過(guò)程，全光邏輯門(mén)模塊將有重要的應(yīng)用。Boolean邏輯門(mén)(包括AND和OR門(mén))是基本的邏輯器件，它們是更復(fù)雜的全光功能模塊或子系統(tǒng)的重要組成部分，例如半加器、全加器、計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)等等。己有幾種基于SOA非線性的全光邏輯門(mén)，這些非線性包括交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制和非線性偏振旋轉(zhuǎn)。每個(gè)方案都有它自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。全光NOR門(mén)（SOA中的XGM作用）

全光或非門(mén)的工作原理可描述為：當(dāng)信號(hào)光A或B為比特“1”時(shí)，會(huì)消耗SOA的載流子濃度，連續(xù)光經(jīng)過(guò)SOA被飽和吸收，泵浦光將半導(dǎo)體光放大器的增益抑制到一個(gè)很低的水平，輸出為“0”；只有當(dāng)信號(hào)光A與B都為比特“0”時(shí)，連續(xù)光才能經(jīng)過(guò)SOA得到放大，輸出為“1”。全光XNOR門(mén)（SOA中的FWM和XGM同時(shí)作用）S1和S2的四波混頻，產(chǎn)生新頻率光信號(hào)上是AND門(mén)；S1和S2共同作用在另外一個(gè)光時(shí)鐘信號(hào)上，得到一個(gè)或非門(mén)的結(jié)果；分別濾出這兩個(gè)結(jié)果，用耦合器耦合到一起，得到XNOR門(mén)。6全光分插復(fù)用（用于OTDM系統(tǒng)中的OADM）基于SOALOM在SLALOM的輸入端口用環(huán)形器取出某一信道下載之后的數(shù)據(jù)，光時(shí)鐘信號(hào)作為控制光，調(diào)整延時(shí)，可使反射和透射的曲線互補(bǔ)。關(guān)鍵：在高速信號(hào)中，載流子恢復(fù)速度不夠，較難得到的位相差，需要選擇合適控制光和數(shù)據(jù)光功率。40GHz光時(shí)鐘的系統(tǒng)可工作。7全光解復(fù)用SOA－UNI注意：采用的是1310nm的控制光脈沖，使用的SOA增益峰值波長(zhǎng)在1310nm。從1550nm160Gb/s的OTDM信號(hào)中分離出10Gb/s的信號(hào)。

SOA中的四波混頻利用SOA陣列與集成的平面光波回路實(shí)現(xiàn)160G到20G的解復(fù)用；利用時(shí)間抖動(dòng)小于100fs、脈寬小于1ps的超連續(xù)光脈沖作為

500Gb/s的信號(hào)和10GHz的泵浦光脈沖，從500Gb/s的光信號(hào)中成功解復(fù)用出了10Gb/s的信號(hào)脈沖，并可以實(shí)現(xiàn)無(wú)誤碼操作；

利用SOA已能實(shí)現(xiàn)200Gb/s信號(hào)的偏振無(wú)關(guān)的解復(fù)用。

8全光串并轉(zhuǎn)換技術(shù)全光串并轉(zhuǎn)換（AOSPC）技術(shù)相當(dāng)于在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多路同時(shí)進(jìn)行的解復(fù)用，以1:N的AOSPC為例，一路高速串行光信號(hào)（速率為MGb/s）通過(guò)全光串并轉(zhuǎn)換后，同時(shí)輸出N路低速并行光信號(hào)（每路速率為M/NGb/s）。AOSPC的主要應(yīng)用在于未來(lái)的光子分組交換網(wǎng)絡(luò)。光分組交換通過(guò)分組級(jí)的光信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)光分組數(shù)據(jù)的路由和交換，最大利用網(wǎng)絡(luò)資源并減少數(shù)據(jù)流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。AOSPC具有大容量、靈活、可配置、帶寬利用率高等特點(diǎn)，但所面臨的最大問(wèn)題是：一方面需要實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，另一方面在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的緩存和邏輯運(yùn)算難度較大。9全光組播技術(shù)在多波長(zhǎng)路由的光網(wǎng)絡(luò)中，一條由一個(gè)光發(fā)射機(jī)和一個(gè)光接收機(jī)構(gòu)成的光傳輸通道被稱為光路，光路可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的通信。光樹(shù)是對(duì)光路擴(kuò)展后一種新的連接關(guān)系，一棵光樹(shù)是包含一個(gè)光發(fā)射機(jī)和多個(gè)光接收機(jī)的傳輸通道。光樹(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的通信，即光層組播（Multicast）技術(shù)，如下圖所示。MC－OXS是具有Multicast能力的光交換節(jié)點(diǎn)，OXS是一般的光