專利名稱：一種用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件。
背景技術(shù)：
在光分組網(wǎng)絡(luò)中，通常利用某種形式的時分復(fù)用(TDM)技術(shù)將數(shù)據(jù)包傳送到不同位置或節(jié)點處。光分組交換(OPS)單元的動作時間一般應(yīng)該在納秒級，并要求OPS節(jié)點在幾百納秒內(nèi)完成對光分組處理的整個過程。這一過程的前奏就是對到達節(jié)點的光分組進行分組級的同步，進而實現(xiàn)迅速而正確地信頭識別和凈荷定位。目前，光鎖相環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的時鐘同步，但由于相位識別和鎖定時間較長，它不適用于光分組網(wǎng)。于是自同步時鐘提取器件引起了人們廣泛的關(guān)注。與其它的時鐘提取方式不同，自同步時鐘提取器件提取光分組中代表起始位置的光脈沖，稱為標志脈沖，并借以生成各種本地時鐘。因為所提取的標志脈沖和原光分組是自同步的，所以派生出的各類時鐘可用作光分組網(wǎng)的本地同步時鐘。自同步時鐘提取器件的優(yōu)點包括高吞吐率，支持不同的比特速率，可以實現(xiàn)分組自路由以及能夠容忍不同分組間的定時抖動等。
目前，已有的自同步時鐘提取器件主要有在信號分組中引入波長、極化、比特率或強度不同于其它比特脈沖的標志脈沖，利用波長、極化、速率和強度鑒別裝置可以很容易地把標志脈沖提取出來。在實際的網(wǎng)絡(luò)中，標志脈沖與其它脈沖的這些物理差別不僅會使分組信號的產(chǎn)生和傳輸復(fù)雜化，還會破壞標志脈沖與同一分組中其它脈沖之間的定時關(guān)系，因此需要提出更合理的自同步時鐘提取器件。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊且易于集成的高速分組級自同步時鐘提取器件，且無須對信號分組中引入波長、極化、比特率或強度不同于其它比特脈沖的標志脈沖而獲得高對比度的自同步信號輸出。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是本實用新型依次包括分光器(110)，非線性介質(zhì)(120)，延時元件(130)，分/合光元件(140)，延時元件(150)，合光元件(160)，其中分光器(110)、非線性介質(zhì)(120)、延時元件(130)、分/合光元件(140)組成一個光延時環(huán)路，分/合光元件(140)、延時元件(150)與合光元件(160)組成一個延時干涉儀。其實現(xiàn)特征是輸入的光分組信號經(jīng)過分光器(110)分為兩束信號A和B，其中信號A先進入非線性介質(zhì)(120)，另一束信號B經(jīng)過延時元件(130)后產(chǎn)生一定延時，然后經(jīng)過分/合光元件(140)再進入非線性介質(zhì)(120)作為控制信號用于調(diào)節(jié)信號A除首個脈沖之外其余脈沖的幅度和相位參數(shù)，信號A經(jīng)過非線性介質(zhì)(120)后再通過分/合光元件(140)分成兩路信號C和D，信號C和D經(jīng)過延時元件(150)后產(chǎn)生一定的延時，再經(jīng)過合光元件(160)后這兩路有延時的信號C和D產(chǎn)生干涉合成為一路信號，輸出放大了的自同步信號，從而實現(xiàn)輸入信號的自同步功能。
所述的分光器(110)是1×2光纖耦合器，或者是1×2波導(dǎo)分束器。
所述的分/合光元件(140)是一個1×3光纖耦合器，或者是1×3波導(dǎo)分/合束器，或者是兩個1×2光纖耦合器組合，或者是兩個1×2波導(dǎo)分/合束器組合。
所述的非線性介質(zhì)(120)是半導(dǎo)體光放大器，或者是非線性光纖。
所述的合光元件(160)是1×2光纖耦合器，或者是1×2波導(dǎo)合束器。
所述的延時元件(130)是光纖，或者是波導(dǎo)；延時元件(150)是光纖，或者是波導(dǎo)。
本實用新型的有益效果是由于本實用新型將輸入光脈沖信號分解成兩路，一路作為探測信號光，另一路作為控制光調(diào)節(jié)探測光在非線性介質(zhì)的增益和相位特性，降低了探測光中除首個脈沖后的其余脈沖的增益和相位移動幅度，然后利用探測光在一個延時干涉系統(tǒng)中的自相位調(diào)制效應(yīng)和干涉增強特性，進一步降低探測光中除首個脈沖后的其余脈沖的功率幅度，從而對輸入信號進而起到了強度鑒別作用，獲得了自同步及提取時鐘的功能。


圖1是本實用新型實施例一的光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用40Gb/s的隨機二進制脈沖序列經(jīng)過本實用新型實施例一前后的輸出結(jié)果示意圖，其中(a)是輸入隨機脈沖序列；(b)是經(jīng)過非線性介質(zhì)(120)的輸出脈沖序列；
(c)是經(jīng)過延時干涉儀后最后輸出脈沖序列。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本實用新型實施例依次由次包括分光器(110)，非線性介質(zhì)(120)，延時元件(130)，分/合光元件(140)，延時元件(150)，合光元件(160)。其中分/合光元件(140)、延時元件(150)以及合光元件(160)組成一個延時干涉儀。非線性介質(zhì)(120)是半導(dǎo)體光放大器。
本實用新型的工作原理如下所述從端口10輸入的光分組信號是由高強度窄脈沖調(diào)制而成的二進制光脈沖信號，經(jīng)過分光器(110)分成A、B兩路信號，沿不同線路傳輸，信號A先進入非線性介質(zhì)(120)，在高強度窄脈沖的激勵下，非線性介質(zhì)(120)的增益迅速飽和而緩慢恢復(fù)，因此，信號A的第一個脈沖獲得了較大的增益。在信號A的第二個脈沖進入非線性介質(zhì)(120)之前，經(jīng)過延時元件(130)后延遲了一定時間的信號B的第一個脈沖經(jīng)過分/合光元件(140)先進入非線性介質(zhì)(120)，由此導(dǎo)致非線性介質(zhì)(120)的增益在尚未恢復(fù)之前再次飽和，之后信號A的第二個脈沖進入非線性介質(zhì)(120)獲得非常小的增益，之后非線性介質(zhì)(120)的增益緩慢恢復(fù)，但在尚未恢復(fù)之前信號A和B的脈沖陸續(xù)進入使得增益一次次飽和，由此可知，除了信號A的首個脈沖之外的其余脈沖相對于首個脈沖所獲得增益要低得多。因此，從非線性介質(zhì)(120)輸出的信號A就成為首個脈沖增益很大，而其余脈沖增益很小的脈沖序列。由于非線性介質(zhì)(120)不僅對輸入的脈沖帶來增益，同時也改變其相位，具體改變特性是脈沖獲得增益大時其相位變化也大，增益小時相位變化也小。因此，信號A的首個脈沖獲得了大增益，同時也具有較大的相位變化，而其余脈沖則不僅增益小，相位變化也小。信號A經(jīng)過分/合光元件(140)后，分為三束等強度信號，其中信號C和信號D在延時干涉儀兩臂中傳輸并產(chǎn)生延時，最后通過合光元件(160)干涉后在端口20輸出自同步信號。延時干涉儀由上述的分/合光元件(140)的兩個輸出端、延時元件(150)以及合光元件(160)組成。在計算干涉輸出時根據(jù)公式Pout(t)=16[Pin(t)·G(t)+Pin(t-τ)·G(t-τ)-2Pin(t)·G(t)·Pin(t-τ)·G(t-τ)·cos(Δφ1)]]]>其中Pin(t)是t時刻的光脈沖功率，G(t)是t時刻脈沖獲得的增益，τ是延時干涉儀延遲的時間，Δφ1是信號C和D的相位差，由上式可知，由于信號C和D的首個脈沖具有較大的相位變化范圍，因此Δφ1較大，通過設(shè)置輸入脈沖功率及非線性介質(zhì)(120)的參數(shù)可使Δφ1接近 ，此時上式中最后一項接近于0，因而獲得較大的輸出功率Pout(t)。而對于第一個脈沖外的其余脈沖而言，相位變化范圍很小，Δφ1也很小，接近于0，根據(jù)上式可知輸出的功率也很小，由此獲得高對比度的自同步信號輸出。
在器件參數(shù)設(shè)置方面，分光器(110)的分光比范圍可以從50∶50至1∶99，延時元件(130)的延時時間在輸入信號兩個相鄰脈沖間隔時間范圍內(nèi)取值，分/合光件(140)的分光比是33.3∶33.3∶33.3，延時元件(150)的延時時間在輸入信號單個脈沖全寬半高間隔時間范圍內(nèi)取值。
如圖2是40Gb/s的隨機二進制脈沖序列經(jīng)過本實用新型實施例一前后的輸出結(jié)果示意圖，縱坐標表示脈沖功率，單位是瓦特，橫坐標是時間，單位是皮秒。其中(a)是輸入的隨機脈沖序列；(b)是經(jīng)過非線性介質(zhì)(120)后的脈沖序列；(c)是經(jīng)過延時干涉儀后最終輸出脈沖序列，由圖可知，輸入的隨機脈沖序列經(jīng)過非線性介質(zhì)(120)后成為具有一定對比度的自同步信號，再經(jīng)過延時干涉儀后獲得了高對比度的自同步信號，理論分析可得對比度可達25dB以上。
由上述可知，本實用新型采用了將輸入光脈沖信號分解成兩路，一路作為探測信號光，另一路作為控制光調(diào)節(jié)探測光在非線性介質(zhì)的增益和相位特性，然后利用探測光在一個延時干涉系統(tǒng)中的自相位調(diào)制效應(yīng)和干涉增強特性，對輸入信號進而起到了強度鑒別作用，獲得了自同步及時鐘提取的功能，且無須對信號分組中引入波長、極化、比特率或強度不同于其它比特脈沖的標志脈沖而獲得高對比度的自同步信號輸出。
權(quán)利要求1.一種用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，包括分光器(110)，非線性介質(zhì)(120)，延時元件(130)，分/合光元件(140)，延時元件(150)，合光元件(160)，其特征是分光器(110)、非線性介質(zhì)(120)、延時元件(130)、分/合光元件(140)組成一個光延時環(huán)路，分/合光元件(140)、延時元件(150)與合光元件(160)組成一個延時干涉儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，其特征是分光器(110)是1×2光纖耦合器，或者是1×2波導(dǎo)分束器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，其特征是分/合光元件(140)是一個1×3光纖耦合器，或者是1×3波導(dǎo)分/合束器，或者是兩個1×2光纖耦合器組合，或者是兩個1×2波導(dǎo)分/合束器組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，其特征是非線性介質(zhì)(120)是半導(dǎo)體光放大器，或者是非線性光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，其特征是合光元件(160)是1×2光纖耦合器，或者是1×2波導(dǎo)合束器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，其特征是延時元件(130)是光纖，或者是波導(dǎo)；延時元件(150)是光纖，或者是波導(dǎo)。
專利摘要一種用于光分組網(wǎng)絡(luò)的自同步時鐘提取器件，包括分光器(110)，非線性介質(zhì)(120)，延時元件(130)，分/合光元件(140)，延時元件(150)，合光元件(160)，其中分光器(110)、非線性介質(zhì)(120)、延時元件(130)、分/合光元件(140)組成一個光延時環(huán)路，分/合光元件(140)、延時元件(150)與合光元件(160)組成一個延時干涉儀。本實用新型可用于光纖通信中。
文檔編號H04L7/027GK2924937SQ200620115690
公開日2007年7月18日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者葉小華, 張民, 黃學(xué)田, 牛長流, 葉培大 申請人:北京郵電大學(xué)