全光伪随机码倍速关键技术

提出了基于太赫兹光非对称解复用器(TOAD)结构来实现全光伪随机码(PRBS)倍速中全光波长变换及全光或逻辑运算两项关键技术的方案。对TOAD结构的开关特性进行了理论与实验研究,并利用TOAD结构实现了10Gb/s速率的波长变换和全光或逻辑的仿真与实验。结果表明:继续减小控制脉冲宽度和开关窗口宽度,利用TOAD结构可以获得更高速率的波长变换和全光或逻辑运算;利用这两项关键技术,基于TOAD结构可实现PRBS倍速,获得更高速率的全光PRBS码流。     

基于太赫兹光非对称解复用器的全光倍频技术

太赫兹光非对称解复用器(TOAD)是一种全光信号处理领域中常用的器件,其具有响应速度快、可集成、稳定性好等优点。本文提出了一种基于TOAD的全光时钟倍频技术方案。通过模型仿真,模拟对TOAD输入直流光,在时钟脉冲前后沿附近会产生双峰输出现象,以此来分析TOAD的开关特性,研究了控制光能量、开关窗口大小、半导体光放大器增益恢复时间等因素对双峰输出特性的影响。对光时钟信号进行了全光二倍频、三倍频和四倍频的仿真,从频谱上观察,倍频准确,并且在实验上实现了200 Mb/s和1 Gb/s时钟的全光二倍频,与仿真结果相符。     

基于TOAD的全光多位地址识别

采用一个特殊的与门(AND)逻辑运算,基于太赫兹光非对称解复用器(TOAD),提出了一种全光多位地址识别方案,并用其成功实现了20 Gbit/s的四位地址识别和10 Gbit/s的二位地址识别.对SOA的增益恢复时间对结果的影响提出了改进办法,分析表明该方案具有实现超高速地址识别的潜力.这种地址识别方法不需要分离包头地址和数据包,地址识别的结果可作为驱动信号实现分组的全光自路由.     

基于级联半导体光放大器实现全光逻辑与门的改进方案

基于级联半导体光放大器(SOA)实现全光逻辑与门的方案中,第一级输出信号质量直接影响逻辑与运算结果.采用载流子恢复较慢的体材料半导体光放大器用于第一级转换,在10 Gbit/s以上得不到理想的转换结果,限制了该方案实现逻辑与门的速率.利用光纤延时干涉仪(DI)和第一级半导体光放大器级联可以改善第一级输出信号质量,从而有效提高第二级全光逻辑与门的实现速率.阐述了改进方案中延时干涉仪的作用,并进行了数值模拟.根据实验结果,采用载流子恢复较慢的半导体光放大器级联延时干涉仪能够实现高速归零(RZ)信号和非归零(NRZ)信号的反码,从而得到较高速率的全光逻辑与门.实验实现了20 Gbit/s的伪随机归零和非归零信号的全光逻辑与门,对40 Gbit/s的结果进行了分析和讨论.     

全光加密A逻辑门的实验研究

针对光传输系统单波长信号全光加密的应用需求,基于流密码体制开展了光传输系统物理层全光加密技术的理论分析,设计了基于SOA-XGM(半导体光放大器-交叉增益调制)的全光A逻辑门的实验方案,并在实验室搭建了实验系统。实现了速率为10Gbit/s的A逻辑处理,分析了探测光信号功率、泵浦光信号功率和SOA注入电流等主要参数对逻辑门输出信号质量的影响,实现了明文光信号的全光加密。     

全光加密 A?B 逻辑门的实验研究

针对光传输系统单波长信号全光加密的应用需求,基于流密码体制开展了光传输系统物理层全光加密技术的理论分析,设计了基于 SOA-XGM(半导体光放大器-交叉增益调制)的全光 A?B 逻辑门的实验方案,并在实验室搭建了实验系统。实现了速率为10 Gbit/s 的 A?B 逻辑处理,分析了探测光信号功率、泵浦光信号功率和 SOA 注入电流等主要参数对逻辑门输出信号质量的影响,实现了明文光信号的全光加密。     

基于半导体光放大器的全光信号处理研究进展

本文介绍了基于半导体光放大器非线性光学特性的全光信号处理研究进展。探讨基于半导体光放大器的光波长转换,光信号再生、光逻辑门以及光信号的码型转换等全光信号处理单元。分析国内外各种全光信号处理方案,总结其特色,并对未来发展趋势以及光子集成提出了展望。     

TOAD的开关特性研究

讨论了太赫兹光非对称解复用器 (TOAD)中半导体光放大器 (SOA)对具有不同能量和宽度的控制脉冲的动态增益响应 ,研究了控制脉冲能量、宽度、环时间非对称性、信号光脉冲相对于控制光脉冲的时延等因素对TOAD开关特性的影响 ,作了优化分析 ,并与实验结果进行了比较     

几种全光逻辑门浅析

全光逻辑门是实现高速光分组交换、全光地址识别、数据编码、奇偶校验、信号再生、光计算和未来高速大容量全光信号处理的关键器件,本文介绍了几种基于半导体光放大器非线性效应的全光逻辑门,分析了它们的系统结构和工作原理,并对各自的特点进行了比较,展望了光逻辑门在未来的发展方向.     

全光异或逻辑门技术

文中对现有的全光异或逻辑门方案作了一个概括,比较了基于半导体光放大器(SOA)的各种设计,特别是带有干涉结构的技术方案.     

全光3R再生中的光判决技术

全面论述了光3R再生中各种光判决技术,包括基于光纤非线性效应的非线性光纤环镜(NOLM)技术,太赫兹光学非对称解复用(TOAD)技术,基于半导体光放大器(SOA)的马赫-曾德干涉仪(MZI)/迈克尔逊干涉仪(MI)技术和超快非线性干涉仪（UNI）,以及电吸收调制器(EAM)技术等。指出MZI/MI技术和EAM技术具有较好的发展应用前景。     

利用TOAD实现10 Gbit/s全光非归零码到归零码的转换

利用从非归零（NRZ）信号中全光提取的时钟，采用太赫兹光非对称解复用器（TOAD）实现了10 Gbit／s非归零码到归零（RZ）码的码型转换。非归零信号采用半导体光放大器（SOA）进行时钟分量增强并用平面波导阵列（AWG）滤出相应的伪归零（PRZ）信号，然后采用半导体光放大器注入锁模光纤环形激光器进行时钟提取，提取的时钟信号和待转换的非归零信号分别作为抽运光和探测光输入太赫兹光非对称解复用器，在其中进行码型转换。转换后输出的归零信号的质量仅由恢复的时钟信号和非归零信号的质量决定，受太赫兹光非对称解复用器中半导体光放大器增益恢复时间的影响极小。实验测得转换后的归零信号消光比为8．7dB，码型效应非常低，其光谱明显展宽．并且出现谱间隔为0．08nm的多峰结构，与10 Gbit／s的比特速率相对应。该方法对时钟信号的码型效应有一定的容忍度。     

基于LOA-XGM全光逻辑与门的理论研究

提出了基于线性光放大器(LOA)的交叉增益调制(XGM)原理来实现全光逻辑与(AND)运算的理论模型,通过Simulink模块构建,使其更好地仿真出逻辑输出结果,并且分析不同参数对与输出结果的影响。结果表明:由于LOA利用有源区两侧的分布式布拉格反射镜(DBR)对入射光的增益形成了很好的钳制,使其具有良好的线性增益特性,因而利用级联LOA实现逻辑门运算时所发生的畸变远比在SOA中小;适当地选择输入信号光的波长范围和光功率,会得到更优的逻辑与运算结果。     

Demonstration of all-optical Mach-Zehnder demultiplexer

Recently, Kang et al. reported the demonstration of an all-optical Mach-Zehnder demultiplexer (see ibid., vol.31, no.9, pp.749-50, 1995). In their paper, Kang et al. drew what we believe is an invalid comparison with work previously published by ourselves (see S. Nakamura et al., Appl. Phys. Lett., vol.65, no.3, pp.283-5, 1994). They described the device proposed by us, the symmetric Mach-Zehnder (SMZ) all-optical switch, as a Mach-Zehnder version of the terahertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD). The SMZ and TOAD are in fact different independently-developed devices, each of which has its advantages and disadvantages. A reply by Kang et al. to this comment is included     

Overview of the key technology of photonic firewall at high speed

In order to maintain the security of optical network,it is urgent to research and deploy photonic firewall which can effectively process high-speed optical signals to replace existing electronic firewall which consumes high energy.After a brief review of the principle of photonic firewall,the pattern matching technology based on correlation operation and all-optical logic gates were summarized,and the matching systems was compared according to their advantages and disadvantages.Besides,the realization methods of all-optical logic gates were introduced.Finally,the next research direction and development trend of all-optical pattern matching were prospected:more efficient system structure or non-linear devices with faster response speed.The survey shows that photonic firewall based on all-optical pattern matching has a good application prospect in network security.     

Nanosecond thermal fiber switch using a Sagnac interferometer

We demonstrate a new, fast, and stable all-optical fiber switch based on the TOAD principle. It utilizes a transient thermal phase shift induced by a short pump pulse to cause switching in a cobalt (Co)-doped fiber placed in a Sagnac fiber loop. Switched pulses as short as 7-ns were observed in a 2-m loop containing a 2.55-cm length of Co-doped fiber pumped with 12-ns pulses. Compared to other all-optical switches using doped fibers, this switch offers a dramatic increase in speed and stability, and a sizable reduction in fiber length requirement     

Periodicity Characteristic of TOAD' s Switching Window

The periodicity characteristic of switching window of a terahertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD) using numerical simulation was investigated. The results show that the switching window width of TOAD changes periodically with the time asymmetry of TOAD and the period is one half of the period of control pulses. The theoretical results agree with the experimental results very well.     

基于线性光放大器全光逻辑或非门的仿真研究

为了实现全光逻辑的仿真运算,基于Simulink模块可视化的特点,根据线性光放大器交叉增益调制原理的理论模型,采用模块搭建的方法,实现了全光逻辑"或非"的运算。结果表明,通过Simulink的模块搭建,使其更好地仿真出逻辑"或非"输出结果;适当地选择注入电流组合,逻辑或非的运算效果越佳;由于模块化的结构容易进行修改和扩充,通过模块搭建用于更多的逻辑运算也是可行的。     

二进制符号替换运算规律的实验研究

报道一种使用光学双稳滤光片作为光学逻辑器件实现二进制符号替换加法运算规律的全光实验系统,给出了实验结果,并讨论了多位数符号替换全加运算器的基本结构和计算过程。