[发明专利]光学堆栈装置及基于该装置的光学队列装置

说明书

技术领域

本发明涉及光信号处理和光通信器件，具体说是光学堆栈装置及基于该装置的光学队列装置。

背景技术

队列和堆栈都是一组能存储和取出数据的暂时存储单元。队列属于典型的顺序存储结构，即符合“先入先出（First In First Out，FIFO）”形式，数据的存入和读出均不改变其原始顺序；堆栈则与之不同，堆栈具有一项显著的特点即其存储和取出数据采取的是“先入后出（First In Last Out，FILO）”形式，即最先存入的数据将在读取时最后取出，数据的存入和读出呈现反序的规律。

队列和堆栈的特点在电子计算机领域得到了广泛的应用。其中队列的应用比较简单，主要是保证数据的读和写的顺序性；而堆栈的应用以断点保护为代表，还可以被用于保存函数返回地址、存储表达式临时结果、保存局部变量和参数、传递参数以及函数调用时保存寄存器内容或者中断时保存寄存器状态等，它使得数据的写入和读出不需要提供具体地址，而是根据写入的顺序的反序来确定读出的顺序，这种特征使得堆栈不仅在计算机领域成为了一个基本的概念，并且这种“先入后出”的概念开始在其他领域也得到了应用。

随着多媒体业务的广泛应用，通信流量每年成倍地增长，对通信网络的带宽也提出了越来越高的要求。为了解决带宽的问题，波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）等技术因为其对带宽所带来的有效提升而被广为采用，但是单纯利用这些技术仍然需要进行光/电、电/光变换，并不能从根本上克服网络节点上电处理速度带来的“瓶颈”。为了克服这种“瓶颈”最好的方法便是直接对光信号进行处理，即所谓的全光网络。

WDM光传输网对光信号进行的是线路级的处理，每一路波长作为一个信道，信道带宽的利用率并不高；相比之下现在全光网络研究的一大热点——光包交换（Optical Package Switch，OPS）技术，它将光信号进行“封装”，在每一个“光包”内既包含数据信息，也包含特定的光交换路由信息，对光信号进行的是分组级的处理，因此其处理能力更强，并且有着更高的带宽利用率。

但由于OPS中是以光包为单元进行交换，并不以波长为单元，因而很容易出现两个甚至更多个光包在同一时刻从同一网络的同一输出节点处，以同样的波长离开节点的情况，这时候这几个光包之间将发生竞争。能否有效地解决全光交换网中的竞争冲突将直接影响到整个光网络的性能。为了解决冲突，人们提出了波长、时间、空间三个方面的方法：

①波长转换，即在发生冲突的时候，将各光包的波长进行转换从而区分开，使其各自以不同的波长离开，从而解决信道争用的冲突。

②时间缓冲，即使用各种暂存器件，将光包离开节点的时间错开，从而解决冲突。

③空间疏导，即改变发生冲突的光包离开节点的输出端口，使其由其他路径离开节点进行传输。

将全光网络与传输电信号网络相比，其实二者中的数据包交换技术本质上都是一种“存储——转发”技术。而在电领域，数据的高速缓存技术已经相当成熟，因而实现数据包交换相对容易；而光领域中，虽然也提出了众多光存储器的实现方案，例如高速光盘、全息术等。但作为全光通信网的全光缓存器，必须是真正意义上的光子存储器，即在不进行能量转换的前提下将光子锁存起来。目前研究的众多光存储器件其实都是将光子转换成其他形式的能量或状态进行的存储，无法适应通信网对高速信号处理的要求。因而实现“存储——转发”形式的全光交换网要困难的多。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供光学堆栈装置及基于该装置的光学队列装置，是光通信和光信号处理领域的基本元件，整个过程中没有光电/电光变换，处理速度快，适用于高速光纤通信、光信息处理、全光网络、全光分组交换、全光包交换等领域。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

光学堆栈装置，其特征在于：该装置为单脉冲的光学堆栈装置，包括：

用于接收一个序列的光脉冲的全光2阶FRFT器，即阶数为2的全光分数阶傅里叶变换器，

一个全光缓存器，其与该全光2阶FRFT器通过光纤级联构成该单脉冲的光学堆栈装置。

光学堆栈装置，其特征在于：该装置为多脉冲的光学堆栈装置，包括：

若干个单脉冲的光学堆栈装置，单脉冲的光学堆栈装置的数量与构成一个光包的光脉冲的数量相同，

各单脉冲的光学堆栈装置的输入端和输出端分别与第一全光开关6、第二全光开关7连接，

所述单脉冲的光学堆栈装置为前述的单脉冲的光学堆栈装置。