CN112261516B - 一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法 - Google Patents

一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112261516B
CN112261516B CN202011292534.8A CN202011292534A CN112261516B CN 112261516 B CN112261516 B CN 112261516B CN 202011292534 A CN202011292534 A CN 202011292534A CN 112261516 B CN112261516 B CN 112261516B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
optical coupler
coupler
signal
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011292534.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112261516A (zh
Inventor
覃翠
张健
赵静
余辉龙
巍峘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN202011292534.8A priority Critical patent/CN112261516B/zh
Publication of CN112261516A publication Critical patent/CN112261516A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112261516B publication Critical patent/CN112261516B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/002—Construction using optical delay lines or optical buffers or optical recirculation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法，所述装置包括第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅；第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅组成光纤环；第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器和半导体光放大器构成干涉器；第一光耦合器的第一输入端输入信号光，第二光耦合器的第二输入端为控制光输入端，输出端通过光纤光栅与第三光耦合器的第二输入端；第三光耦合器的第二输出端输出信号光。相比目前的光缓存技术，利用半导体光放大器中的慢光效应可以调节光信号的缓存延时量。

Description

一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及 方法
技术领域
本发明属于光传输技术领域，具体涉及一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法。
背景技术
随着通信业务的迅速增长,相关信息的数量呈几何指数剧增。需要发展全光传输和全光路由器。
全光路由器需要用到光分组交换技术。在光分组交换中，光缓存技术可以存储信息以及解决信号冲突问题。
目前采用电缓存器较多，但仍然不适应超大容量的光传输，从而引起互联网的拥塞。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置，其特征在于，包括第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅；
所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅组成光纤环；
所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器和半导体光放大器构成干涉器；
第二光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅构成干涉器的上臂；
第一光耦合器的第一输入端输入信号光，第二输入端连接第三光耦合器的第一输出端，第一输出端和第二输出端分别连接第二光耦合器的第一输入端和第三光耦合器的第一输入端；
第二光耦合器的第二输入端为控制光输入端，输出端通过光纤光栅与第三光耦合器的第二输入端；
第三光耦合器的第二输出端输出信号光。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的第一光耦合器中的第一输入端、第二输入端的功率分别为p1和p2，
信号光要么从第三光耦合器的第一输入端输入，要么在光纤环中缓存，所以同一时刻只有一个输入端口有信号，第三光耦合器的第二输出端、第一输出端分别为：
p3＝p1，2cos2θ (3)
p4＝p1，2sin2θ (4)
P1,2是输入端1或输入端2的光功率。其中，θ＝kz。k是光矢量、z是光耦合器的长度。上述的第三光耦合器的第一输出端、第二输出端的输出光强表达式为：
Figure BDA0002784216920000021
Figure BDA0002784216920000022
其中，I1和I2分别是干涉器上、下臂的光强。
一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的方法，其特征在于，包括：
第一光耦合器的第一输入端输入信号光；
通过选择不同的kz，将输入信号光按照不同的比值分配到第三光耦合器的第一输出端和第二输出端；
第二光耦合器将从第一光耦合器输出的信号光和控制光耦合，然后进入半导体光放大器；
半导体光放大器通过控制光控制半导体光放大器中的载流子浓度，从而产生慢光效应，导致通过干涉器上臂的信号光的相位变化Δθ；
光纤光栅是将半导体光放大器输出信号中的控制信号滤出，保留信号光，传输至第三光耦合器第二输入端。
当第二光耦合器的第二输入端没有控制光时，信号光经过干涉器的上下两臂后是等相位的，信号光在第三光耦合器的第二输出端输出，相当于信号光没有缓存直接通过缓存器。
当第二光耦合器的第二输入端有控制光时，信号光在上臂因为有慢光效应产生延时，使得经过上臂的光信号产生相位变化，在第三光耦合器的第一输出端输出，其信号光缓存到光纤环里,从而实现对光信号的缓存。
当需要读出信号时,第二光耦合器的第二输入端不输入控制光信号，则信号光在第三光耦合器的第二输出端输出，被缓存的信号从光纤环中读出。
本发明具有以下有益效果：
相比目前的光缓存技术，利用半导体光放大器中的慢光效应可以调节光信号的缓存延时量。
附图说明
图1是本发明基于半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的示意图；
图2是光缓存示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1，本发明的一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置，包括第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅；(图1中各器件的下路端口统一为第一端口，上路端口为第二端口)
所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅组成光纤环；
所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器和半导体光放大器构成干涉器；
第二光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅构成干涉器的上臂；
第一光耦合器的第一输入端输入信号光，第二输入端连接第三光耦合器的第一输出端，第一输出端和第二输出端分别连接第二光耦合器的第一输入端和第三光耦合器的第一输入端；
第二光耦合器的第二输入端为控制光输入端，输出端通过光纤光栅与第三光耦合器的第二输入端；
第三光耦合器的第二输出端输出信号光。
图1中，第一光耦合器中的第一输入端、第二输入端的功率分别为p1和p2，由耦合模理论得到第三光耦合器的第二输出端、第一输出端的输出功率为：
p3＝p1cos2θ+p2sin2θ (1)
p4＝p1cos2θ+p2sin2θ (2)
其中，θ＝kz。k是光矢量、z是光耦合器的长度。
信号光要么从第三光耦合器的第一输入端输入，要么在光纤环中缓存，所以同一时刻只有一个输入端口有信号，因此，可以将第三光耦合器的第二输出端、第一输出端分别化简为：
p3＝p1，2cos2θ (3)
p4＝p1，2sin2θ (4)
P1,2是输入端1或输入端2的光功率。
通过选择不同的kz，将输入信号光按照不同的比值分配到第三光耦合器的第一输出端和第二输出端；
此方法中第一耦合器选择50：50的3dB耦合器。从第一耦合器输出两路光信号，一路直通第三耦合器的端口1，一路经过上臂到达第三耦合器的端口2。
第一光耦合器的第一输入端输入信号光；
第二光耦合器将从第一光耦合器输出的信号光和控制光耦合，然后进入半导体光放大器；
半导体光放大器通过控制光控制半导体光放大器中的载流子浓度，从而产生慢光效应，导致通过干涉器上臂的信号光的相位变化Δθ；
光纤光栅是将半导体光放大器输出信号中的控制信号滤出，保留信号光，传输至第三光耦合器第二输入端。
第三光耦合器的第一输出端、第二输出端的输出光强表达式为：
Figure BDA0002784216920000041
Figure BDA0002784216920000042
其中，I1和I2分别是干涉器上、下臂的光强。
参见图2，当第二光耦合器的第二输入端没有控制光时，信号光经过干涉器的上下两臂后是等相位的，信号光在干涉器的端口4，即第三光耦合器的第二输出端输出，相当于信号光没有缓存直接通过缓存器。
当第二光耦合器的第二输入端有控制光时，信号光在上臂因为有慢光效应产生延时，使得经过上臂的光信号产生相位变化，在第三光耦合器的第一输出端输出，其信号光缓存到光纤环里,从而实现对光信号的缓存。
当需要读出信号时,第二光耦合器的第二输入端不输入控制光信号，则信号光在第三光耦合器的第二输出端输出，被缓存的信号从光纤环中读出。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置，其特征在于，包括第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅；
所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅组成光纤环；
所述第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器和半导体光放大器构成干涉器；
第二光耦合器、半导体光放大器和光纤光栅构成干涉器的上臂；
第一光耦合器的第一输入端输入信号光，第二输入端连接第三光耦合器的第一输出端，第一输出端和第二输出端分别连接第二光耦合器的第一输入端和第三光耦合器的第一输入端；
第二光耦合器的第二输入端为控制光输入端，输出端依次通过半导体光放大器和光纤光栅与第三光耦合器的第二输入端连接；
第三光耦合器的第二输出端输出信号光；
第一光耦合器中的第一输入端、第二输入端的功率分别为p1和p2，
信号光要么从第三光耦合器的第一输入端输入，要么在光纤环中缓存，所以同一时刻只有一个输入端口有信号，第三光耦合器的第二输出端、第一输出端分别为：
p3＝p1，2cos2θ (3)
p4＝p1，2sin2θ (4)
P1,2是输入端1或输入端2的光功率；
θ＝kz；k是光矢量、z是光耦合器的长度。
2.根据权利要求1所述的一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置，其特征在于，第三光耦合器的第一输出端、第二输出端的输出光强表达式为：
Figure FDA0003833475030000011
Figure FDA0003833475030000012
其中，I1和I2分别是干涉器上、下臂的光强；
Δθ为通过干涉器上臂的信号光的相位变化。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置的实现光缓存的方法，其特征在于，包括：
第一光耦合器的第一输入端输入信号光；
通过选择不同的kz，将输入信号光按照不同的比值分配到第三光耦合器的第一输出端和第二输出端；
第二光耦合器将从第一光耦合器输出的信号光和控制光耦合，然后进入半导体光放大器；
半导体光放大器通过控制光控制半导体光放大器中的载流子浓度，从而产生慢光效应，导致通过干涉器上臂的信号光的相位变化Δθ；
光纤光栅是将半导体光放大器输出信号中的控制信号滤出，保留信号光，传输至第三光耦合器第二输入端。
4.根据权利要求3所述的一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置的实现光缓存的方法，其特征在于，当第二光耦合器的第二输入端没有控制光时，信号光经过干涉器的上下两臂后是等相位的，信号光在第三光耦合器的第二输出端输出，相当于信号光没有缓存直接通过缓存器。
5.根据权利要求3所述的一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置的实现光缓存的方法，其特征在于，当第二光耦合器的第二输入端有控制光时，信号光在上臂因为有慢光效应产生延时，使得经过上臂的光信号产生相位变化，在第三光耦合器的第一输出端输出，其信号光缓存到光纤环里,从而实现对光信号的缓存。
6.根据权利要求3所述的一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置的实现光缓存的方法，其特征在于，当需要读出信号时,第二光耦合器的第二输入端不输入控制光信号，则信号光在第三光耦合器的第二输出端输出，被缓存的信号从光纤环中读出。
CN202011292534.8A 2020-11-18 2020-11-18 一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法 Active CN112261516B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011292534.8A CN112261516B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011292534.8A CN112261516B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112261516A CN112261516A (zh) 2021-01-22
CN112261516B true CN112261516B (zh) 2023-01-24

Family

ID=74266832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011292534.8A Active CN112261516B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112261516B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1186659C (zh) * 2002-11-27 2005-01-26 北京交通大学 双环耦合全光缓存器
CN101776832A (zh) * 2010-03-10 2010-07-14 天津大学 基于半导体光放大器的慢光可调时延器
CN102411985B (zh) * 2011-09-13 2014-08-20 北京交通大学 一种光纤双环可擦除光信息存储装置及存储方法
CN105792032B (zh) * 2016-04-18 2021-12-21 浙江大学 基于阵列波导光栅路由器的全光缓存器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112261516A (zh) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9641255B1 (en) Wavelength control of two-channel DEMUX/MUX in silicon photonics
CN103575408B (zh) 光纤延迟线相位控制的相干光探测***及方法
CN103278889A (zh) 前馈式可调光延迟线
CN101114886A (zh) 偏振型光缓存器及其调节方法
US6445843B1 (en) Optical switching system with power balancing
CN112261516B (zh) 一种利用半导体光放大器中慢光效应实现光缓存的装置及方法
CN101610435B (zh) 队列式全光缓存器
CN113009637B (zh) 基于树形分支的n×n型硅基波导光开关
CN202149945U (zh) 一种集成微光学器件
WO2023246768A1 (zh) 不等臂干涉仪芯片及时间相位编码芯片的延时差调节方法
CN102411985B (zh) 一种光纤双环可擦除光信息存储装置及存储方法
CN105393477B (zh) 光缓存器以及光缓存方法
CN106685533B (zh) 可调光脉冲缓存器
CN100521656C (zh) 基于地址控制的光选路装置
CN110752880B (zh) 用于光通信的偏振编码方法及装置
Kostadinova et al. Latency Analysis for 5G Optical Transport Network
CN203084362U (zh) 基于有源光纤光栅耦合器的时延可调器
CN117501642A (zh) 一种光电模块、通信方法及相关设备
WO2020257473A1 (en) Semiconductor amplifier with low polarization-dependent gain
CN205883250U (zh) 光孤子光传输***
JP2003529097A (ja) パワーのバランス化を有する光交換システム
CN103048809B (zh) 基于有源光纤光栅耦合器的时延可调器
Bakopoulos et al. Scaling Optical Interconnects Beyond 400 Gb/s
WO2023178517A1 (zh) 光调制器、发射装置、通信***以及调制方法
CN112491477A (zh) 一种由光信号控制的基于半导体光放大器实现光缓存的装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant