[实用新型]马赫曾德型光分组头和净荷分离装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全光分组头和净荷分离的结构，尤其涉及一种马赫曾德型光分组头和净荷分离装置。本实用新型可用于高速光传输链路中，实现对光分组包中分组头(即地址码)和净荷(即数据)的分离。

技术背景

光分组交换技术(The optical packet switching OPS)被认为第三代光网络中最具有发展前景的交换技术。由于缺乏光RAM技术，全光路由成为光网络发展的重要瓶颈。但另一方面，全光路由器可以开发在波长域实现交换和竞争机制，同时可以在低功耗和低信道干扰的条件下实现高速多波长信号的传输，这点是电交换技术不可比拟的。

OPS技术具体实现即用一个光分组头加载在光载荷的头部，用于在光交换节点路由转发。因为光分组头包含的信息相对较少，所以可以采用低速传输。在各个交换节点，需要把分组头单独提取出来，送入控制单元进行地址的识别和转发。输入控制单元探测头部地址信息，查找转发表，同时根据竞争状态，判断和转发地址。输出控制单元根据新的路由状态表控制输出接口产生新的光分组头并加载到光载荷上，完成分组交换。作为OPS技术的一部分，光分组头的提取质量对控制单元识别地址信息是否准确和快速有直接的影响。

目前，已有一些方案用以完成分组的光分组头提取。在这些方法中，光分组头的提取采用光负载波技术或者自同步方案。虽然这些方案可以实现光分组头的提取，但是其复杂性，同步性将限制其可拓展性和应用范围。并且，开关比也不能达到一个很高的水平。

由于半导体光放大器(SOA)有低功耗，低时延，高稳定型和便于集成等优点，被普遍应用于时钟提取，电光调制等，也用于光分组头的提取。多模干涉(MMI)耦合器因为其结构简单，低插损，高带宽和偏振不敏感的特性获得了越来越多的关注，其结构紧凑的优点在集成光学中有广泛的应用。本实用新型采用两个SOA作为非线性元件，两个2×2MMI分别用于产生输入场映像和干涉输出。

发明内容

本实用新型提供一种能够同时实现光分组头与净荷有效提取的马赫曾德型光分组头和净荷分离装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种马赫曾德型光分组头和净荷分离装置，包括：光功分器和第二多模干涉耦合器，在光功分器的上输出端口上连接有与第一多模干涉耦合器且光功分器的上输出端口与第一多模干涉耦合器的一个输入端连接，光功分器的下输出端口经过光纤延迟线与第一多模干涉耦合器的另一个输入端连接，第一多模干涉耦合器的一个输出端经过第一半导体光放大器与第二多模干涉耦合器的一个输入端连接，第一多模干涉耦合器的另一个输出端经过第二半导体光放大器与第二多模干涉耦合器的另一个输入端连接，在第二多模干涉耦合器的下输出端口输出探测光分组头，在第二多模干涉耦合器的上输出端口上输出探测光净荷。

本实用新型采用基于半导体光放大器和多模干涉耦合器(SOA-MMI)的光分组头和净荷分离结构。

对于两个2×2的多模干涉耦合器，其传输矩阵A如下：

为初时相位，可设为零。

取两个SOA的载流子寿命不同，其场传输矩阵为(包括增益和相移)：

其中，和分别表示上下两个SOA引起探测脉冲的相位改变量。h₁和h₂分别为两个SOA对信号的放大函数。

则：SOA-MMI光分组头和净荷分离器的传输矩阵为：E_out＝ABAE_in。E_out＝[E_a E_b]^T为输出波导中的场矢量，E_in＝[0 E_s]^T为输入波导中的场矢量。得到输出场量表达式：

因此，若则信号为交叉态传输；若则信号为直通态传输。其中分别为上下两个SOA产生的相移量。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1)本实用新型采用两个载流子寿命不等的半导体光放大器，两个多模干涉耦合器，功分器，光纤延迟线和普通光纤构建了光分组头和净荷的分离系统，具有开关比高、结构简单、易于集成、容易实现的特点。

2)本实用新型所采用的结构可以实现光分组头和净荷的全光分离，不需要经过光电光转换，可满足高速、大容量系统的数据传输需求。

3)本实用新型所采用的结构具有较高的比特率透明性，可用于实现不同比特率光分组的分组头和净荷的分离。