[发明专利]全光方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及高速光数据通信领域，并且尤其的，涉及全光方法和系统。

背景技术

全光信号处理是实现全光网络的关键。全光波长转换(AOWC)，例如，可以用于执行透明光数据网络中的波长路由和争议决定。作为光-电-光(OEO)转换的有前途的替代方式，AOWC可以降低高比特率核心光网络的成本和功率消耗。

全光格式转换是包括多种调制格式的全光网络所需要的另一功能。例如，全光开关键控(OOK)到相移键控(PSK)转换器可以无缝地集成OOK网络和PSK网络。全光OOK到PSK转换器还可以有利地用在全光模式识别电路中，因为使用全光相关器的无源模式识别优选的使用PSK。由于PSK格式信号的恒定强度模式，PSK在半导体光放大器(SOA)用作光放大器的情况中是优选的。

全光逻辑运算，例如XOR、AND、OR是建立全光数据网络的主要部件，其中期望在光学层面上执行分组路由、数据缓冲和波长变换。例如，XOR运算对于标签识别和交换、模式产生、以及奇偶校验特别有用。例如，XOR逻辑单元是伪随机二进制序列(PRBS)发生器和光学半加法器的关键组成部件。

集成的半导体光学设备技术是成熟的并且已经对在SOA中使用非线性光学的光信号处理进行了很多研究。然而，由慢载波恢复引起的SOA的模式依赖已经是限制基于半导体光学设备的全光逻辑运算的速度的关键因素。然而，由于占主要地位的光学非线性(例如交叉增益调制(XGM)或交叉相位调制(XPM))被强度调制所调停并且对光相位不敏感，现有的基于半导体光学设备的全光信号处理方法更适合OOK而不是PSK。

期望一种有效的、能够应用到多种调制格式并且具有降低的模式依赖的全光信号处理方法。例如，由于与OOK相比的较好性能，差分相移键控(DPSK)逐渐被认为是用于高比特率(例如，≥10Gb/s)光传输的有希望的调制格式。考虑DPSK对高速光网络的重要性，非常期望一种用于DPSK的有效的AOWC方法。与示意的用于OOK的几种AOWC方法形成对比，用于DPSK的示意的几种AOWC方法基于光纤或者半导体光放大器(SOA)中的四波混频(FWM)。依赖于强度的光学非线性，例如交叉增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)，由于它们的相位不敏感性，通常被认为不适用于DPSK的AOWC。然而，FWM具有较高的偏振敏感，并且其转换效率通常小于通过SOA中用XGM或者XPM获得的转换效率。此外，由于相对高的放大的自发发射，SOA中的FWM还遭受较高的OSNR退化。

发明内容

在典型实施例中，本发明提供一种用于把开关键控(OOK)格式的信号转换为相移键控(PSK)格式的信号的全关转换的方法和系统。OOK到PSK转换器的典型实施例使用了差分驱动半导体光放大器(SOA)马赫-曾德干涉计(MZI)中的交叉增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)。

在本发明的另一方面中，典型的OOK到PSK转换器用在差分相移键控(DPSK)的全光波长转换(AOWC)系统中。依照本发明的波长转换器的典型实施例包括硅平面光波电路(PLC)延迟线干涉计(DI)前端，其把输入DPSK信号解调为差分地驱动OOK到PSK转换器的OOK二进制数据流及其互补(complement)。所有的光学设备可以实现在集成的平台上。

在本发明的另一方面中，本发明OOK到PSK转换方法和系统可以用于实现多种全光逻辑功能，包括，例如，全光异或(XOR)和全光伪随机二进制序列(PRBS)发生器。

本发明还降低了模式依赖，使其比已知方式更适合针对需要高比特率操作的应用来用于半导体光学设备。

附图说明

图1是依照本发明的全光OOK到PSK转换器的典型实施例的示意图。

图2A-2D显示了组合器之前的光信号以及图1的转换器的最后输出脉冲的电场。

图3显示了依照本发明的全光DPSK波长转换器的典型实施例。

图4显示了依照本发明的全光XOR门的典型实施例。

图5显示了依照本发明的全光双格式PRBS发生器的典型实施例。

具体实施方式