[发明专利]基于复合光栅非互易耦合的光控动态全光缓存整形器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于复合光栅非互易耦合的光控动态全光缓存整形器，属于光通信技术领域，尤其适用于对高速光信号的存储、控制、处理等领域。

背景技术

信息网由传输和交换组成，目前传输部分已经完成了由电到光的革命，但是与超大容量光传输明显不匹配的是，信息的处理仍采用电子器件，受限于光电转换和电子器件的数据处理速度，很容易造成信息网络的拥塞。为了有效提高全光网络节点的吞吐量，避免不同用户间的网络竞争，迫切需要一种能对输入光信号进行有效延迟或缓存的器件。相比于传统的电控存储器，光控全光缓存器在处理速度、存取时间、每比特能耗、成本、体积等方面都具有明显的优势，被公认为是向下一代智能全光网络演进的重要支撑器件。

光信号的传输时间为：τ＝L/v_g，其中L是光路的长度，v_g是群速度，因此光控全光缓存器的设计主要有两种思路：(1)延长传输路径的长度；(2)减慢光的速度。基于延长光传输路径的全光缓存器最常采用的是一种“交换延迟线”结构，它是由一系列2×2光开关和多段延迟光纤组成，通过接通不同的光开关，可按需要对光信号进行不同的延迟，但由于没有控制功能，信号的延迟只能通过光开关预先设定，使得这种类型光缓存器的应用范围受到极大限制。目前的改进方案主要是设计光纤反馈环路，如基于3×3耦合器的双环耦合型全光缓存器，但这种缓存器需要双环协同工作，信号的存取码速很低；另一种高Q谐振环型全光缓存器，虽然有效地改善了信号的存取速率，但其不仅需要具有时间依赖性的复杂耦合控制，而且每个谐振环每次只能对单比特进行处理，长数据串的存取必须采用多环阵列的方式，器件尺寸和成本都明显提高。

对于减慢光速，根据减慢因子(光在真空中的速度与光实际的群速度之比)：可以通过增大折射率n或增大折射率的相对变化来实现，由于普通介质的折射率与真空相差不大，依赖增大折射率获得光速减慢将非常有限，因此出路只能是增大折射率的相对变化。实现这一目的最有效的方法：一种是在高色散二维波导光子晶体中引入缺陷，通过光子能级带隙的设计减慢光速，但其与通信用光纤连接困难，有较高的插入损耗和偏振依赖性。另一种是基于量子相干效应的电磁诱导透明(EIT)技术，但其需要在超低温(接近绝对零度)下进行，实验系统过于复杂、成本昂贵。此外，人们还提出了利用宽带受激布里渊散射、受激拉曼放大或非线性布拉格光栅等实现光速减慢的方案，但这些方案目前仍处于理论分析阶段，远未达到可实用化的程度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有全光缓存器在性能、应用和成本上暴露的不足，提出一种基于复合光栅非互易耦合的光控动态全光缓存整形器，不仅可在泵浦光增益控制下实现光信号的缓存，还能对光脉冲进行整形。

本发明的技术方案：

本发明提出一种基于复合光栅非互易耦合的光控动态全光缓存整形器，包括：待缓存光信号的输入部分、泵浦光对待缓存光信号的控制部分、光信号的缓存部分和光信号的探测部分，所述各部分的连接如下：

一种基于复合光栅非互易耦合的光控动态全光缓存整形器，该全光缓存整形器包括，待缓存光信号、复合光栅耦合器、环形谐振腔、第一光隔离器、第二光隔离器、第一泵浦光源、第一波分复用器和光信号分析仪；其构成器件的连接：

待缓存光信号通过第一光隔离器与第一波分复用器的第一端口相连，第一波分复用器的第三端口与复合光栅耦合器的第一端口连接，构成光信号的输入部分；

第一泵浦光源通过第二光隔离器与第一波分复用器的第二端口相连，构成待缓存光信号的控制部分；

复合光栅耦合器的第二端口通过单模光纤与复合光栅耦合器的第三端口连成环形谐振腔，构成光信号的缓存部分；

复合光栅耦合器的第四端口和信号分析仪相连，构成光信号的探测部分；

所述的光信号的输入部分、待缓存光信号的控制部分、光信号的缓存部分、光信号的探测部分，构成前向泵浦方式的光控动态全光缓存整形器。