專(zhuān)利名稱(chēng)：基于n×n光開(kāi)關(guān)矩陣的可調(diào)諧多環(huán)路多進(jìn)制的光緩存器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及了一種新的光緩 存機(jī)制，即提出了一種基于NXN光開(kāi)關(guān)矩陣的可調(diào)諧多環(huán)路多進(jìn)制的光 緩存器。
背景技術(shù)：
在光信息包交換網(wǎng)絡(luò)中，光緩存技術(shù)是所有全光路由器的基本功能， 這是由路由器的三個(gè)主要功能要求所決定的第一，由于分組突發(fā)到達(dá)性，
當(dāng)多于一個(gè)以上分組到達(dá)時(shí)，需要緩存其中的某些分組以排隊(duì)處理；第二，
實(shí)際中還需要對(duì)分組的有效數(shù)據(jù)部分進(jìn)行延時(shí)緩存，以等待分組標(biāo)簽頭的
處理完成；第三，光緩存器對(duì)于數(shù)據(jù)包和新形成的標(biāo)簽頭的時(shí)鐘同步和重 組而言是至關(guān)重要的。
理 論上,光脈沖的緩存時(shí)間T:L/vg,其中L是光脈沖的緩存長(zhǎng)度，vg 是光脈沖的群速度?？刂凭彺鏁r(shí)間意味著或者控制緩存長(zhǎng)度,或者控制群 速度，或者二者同時(shí)進(jìn)行。已經(jīng)出現(xiàn)了多種全光緩存器的方案，其中起決定 性作用的是存儲(chǔ)體(介質(zhì))和存儲(chǔ)效應(yīng)。目前主要有以下4種存儲(chǔ)體:光纖, 啁啾光柵，基于電誘導(dǎo)透明(EIT)原理的以半導(dǎo)體量子點(diǎn)、原子氣和固態(tài) 材料等慢光存儲(chǔ)體，以及垂直腔面發(fā)射激光器。大部分光纖型緩存器是控 制光纖的長(zhǎng)度,但也有利用光纖內(nèi)的受激輻射效應(yīng)(SBS和SRS)來(lái)控制 群速度,而啁啾光柵和慢光緩存器都是控制群速度。雖然基于電誘導(dǎo)透明 EIT、光子晶體等原理的全光緩存器已經(jīng)提出多年,但仍然處于機(jī)理探索階 段。
目前，唯一實(shí)用的光緩存依然是光纖延時(shí)線技術(shù)。不過(guò)，這些光纖的 光延時(shí)線都是固定長(zhǎng)度的。這種緩存中，分組進(jìn)入后，產(chǎn)生的時(shí)延也是固 定的。因此，光分組交換器的設(shè)計(jì)者所面臨的最基本的困難就是在固定時(shí) 延長(zhǎng)度的光纖上實(shí)現(xiàn)可變長(zhǎng)度的緩存延時(shí)?？裳h(huán)回路的緩存技術(shù)更為緊湊可行，不過(guò)這種技術(shù)需要一些器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，所面對(duì)的挑戰(zhàn)便是要 在短的器件長(zhǎng)度上實(shí)現(xiàn)大的帶寬下如此大的延時(shí)變化范圍。
因此，基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了基于光開(kāi)關(guān)矩陣的多環(huán)路多進(jìn)制
光緩存器。 一方面能實(shí)現(xiàn)大范圍高精度的的可調(diào)諧光緩存；另一方面，基 于半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)矩陣器件結(jié)構(gòu)緊湊適合集成。
值得注意的是，通過(guò)其他機(jī)制也能實(shí)現(xiàn)光緩存，但是都需要大量的光 開(kāi)關(guān)和光纖，器件數(shù)量多結(jié)構(gòu)分散。
一種報(bào)道的基于光纖的SOA光開(kāi)關(guān)的分立光緩存的基本單元如圖1 所示，其中A1，A2為輸入端口， B1，B2為輸出端口。這是一個(gè)基于SOA 光開(kāi)關(guān)的光緩存單元，其中SOA開(kāi)關(guān)控制輸入輸出，當(dāng)輸入的光信號(hào)需 要緩存時(shí)，開(kāi)關(guān)控制信號(hào)注入光纖環(huán)，光纖環(huán)中可以加入光隔離器。單個(gè) 結(jié)構(gòu)中光纖長(zhǎng)度固定，延時(shí)精度不可以控制，為了實(shí)現(xiàn)大范圍的高精度調(diào) 節(jié)，需要很多這種分立的單元。
2004年,由美國(guó)喬治亞大學(xué)的Y. K. Yeo等人提出了一種典型的基于 結(jié)構(gòu)如圖2所示。這是一種樹(shù)狀結(jié)構(gòu),分為n段，每段由許多個(gè)開(kāi)關(guān)控制環(huán) 和一定延時(shí)時(shí)間的光纖線構(gòu)成，其中，光開(kāi)關(guān)控制環(huán)由光耦合器和光開(kāi)關(guān) 門(mén)構(gòu)成，T為延時(shí)單位時(shí)間，通過(guò)接通或者斷開(kāi)每一個(gè)"樹(shù)枝"中的光開(kāi) 關(guān)門(mén)，可以獲得不同的延時(shí)。我國(guó)北京理工大學(xué)楊?lèi)?ài)英等人對(duì)于上述結(jié)構(gòu) 進(jìn)行了改進(jìn),提出了如圖3的結(jié)構(gòu)。整個(gè)緩存器由4級(jí)延遲線樹(shù)枝組成,每個(gè) 樹(shù)枝通過(guò)組合長(zhǎng)度的延遲線，可以得到最多l(xiāng) OOO個(gè)基本時(shí)間單位的延遲。 在這兩種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)中，都采用了許多由電流獨(dú)立控制的半導(dǎo)體光放大器 (SOA),并以它為基礎(chǔ)構(gòu)成一個(gè)光開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)速度在納秒級(jí)。這種開(kāi)關(guān)的 基本要求是:在含有SOA的光纖環(huán)路中順時(shí)針和逆時(shí)針的兩分路的光信 號(hào)不能在SOA中相遇，否則就會(huì)產(chǎn)生諸如交叉增益調(diào)制等相互串?dāng)_。所 以這種結(jié)構(gòu)的光纖中通常還需要加入光隔離器件。無(wú)疑，這就大大的增加 了光緩存的復(fù)雜度和成本。大量分立器件的存在，使得性能穩(wěn)定性控制困 難，難以集成化。
我們查閱了國(guó)內(nèi)目前的相關(guān)專(zhuān)利情況，就我們所知，沒(méi)有見(jiàn)到其他基 于有源垂直耦合器半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)矩陣多環(huán)路多進(jìn)制光緩存的相關(guān)類(lèi)似專(zhuān) 利的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種新型的基于NXN半導(dǎo)體有源垂直耦合器 AVC(active vertical coupler)光開(kāi)關(guān)矩陣的多環(huán)路多進(jìn)制光緩存器，這種方 案實(shí)現(xiàn)了大范圍的高精度多環(huán)路多進(jìn)制可調(diào)諧的光緩存，解決了目前基于 SOA器件的光緩存分立器件多，結(jié)構(gòu)不緊湊，穩(wěn)定性差，性能難控制等 問(wèn)題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
基于NXN半導(dǎo)體有源垂直耦合器AVC(active vertical coupler)光開(kāi)關(guān) 矩陣的可調(diào)諧多環(huán)路多進(jìn)制光緩存器，包括NXN的光開(kāi)關(guān)矩陣，具有 N個(gè)輸入端口及N個(gè)輸出端口，所述輸入端口用于接收信號(hào)光，所述輸出 端口用于輸出信號(hào)光；N-l個(gè)具有不同延時(shí)時(shí)間的延時(shí)器，分別連接在所 述光開(kāi)關(guān)矩陣的相對(duì)應(yīng)的N-1個(gè)輸入端口及N-1個(gè)輸出端口之間，構(gòu)成N-1 個(gè)彼此延時(shí)時(shí)間成K倍的環(huán)路；開(kāi)關(guān)控制模塊，用于通過(guò)控制所述光開(kāi)關(guān) 矩陣中的每個(gè)光開(kāi)關(guān)元的狀態(tài)，控制信號(hào)光進(jìn)入特定環(huán)路；并通過(guò)所述光 開(kāi)關(guān)矩陣控制光信號(hào)在各個(gè)環(huán)路中環(huán)行的次數(shù)以控制總的延時(shí)量；其中， N為大于l的自然數(shù)，K為大于等于2的自然數(shù)。
其中，NXN有源垂直耦合器光開(kāi)關(guān)矩陣(OXS)，其結(jié)構(gòu)特征在于 光開(kāi)關(guān)矩陣是一個(gè)NXN個(gè)半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)單元以及相應(yīng)的波導(dǎo)通路構(gòu)成 的單片集成器件。所述的光開(kāi)關(guān)矩陣是一個(gè)以InP為襯底的多層半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)，由NXN個(gè)光開(kāi)關(guān)單元構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一共有N個(gè)輸 入端口和N個(gè)輸出端口。光開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì)有源垂直耦合器AVC開(kāi)關(guān)單 元控制的原理為當(dāng)光開(kāi)關(guān)控制部件對(duì)光開(kāi)關(guān)單元有直流光注入時(shí)，開(kāi)關(guān) 處于觸發(fā)開(kāi)的狀態(tài)，信號(hào)光將被反轉(zhuǎn)90度；當(dāng)光開(kāi)關(guān)控制部件對(duì)光開(kāi)關(guān) 單元沒(méi)有直流光注入時(shí)，開(kāi)關(guān)處于關(guān)的狀態(tài)，信號(hào)光將直接通過(guò)單元。因 此，光開(kāi)關(guān)控制模塊根據(jù)不同的延時(shí)需要在不同時(shí)刻有不同的直流控制光 輸出。
同時(shí)，在輸入端口和輸出端口之間接光延時(shí)器構(gòu)成N-1個(gè)環(huán)路，每個(gè) 光環(huán)路中接一個(gè)彼此延時(shí)成K倍光延時(shí)緩存器，剩下的一個(gè)輸入端口和 輸出端口作為信號(hào)光的初始輸入端口和最終輸出端口。 N-l個(gè)光延時(shí)緩存器彼此的延時(shí)長(zhǎng)之間形成K的倍數(shù)關(guān)系。最短的延時(shí)時(shí)間《構(gòu)成了本專(zhuān) 利所設(shè)計(jì)的多環(huán)路多進(jìn)制光緩存器的延時(shí)精度，其他光延時(shí)緩存延時(shí)長(zhǎng)以
K的倍數(shù)增加。連接OXS與光延時(shí)緩存器的可以是特定長(zhǎng)度的光纖，也 可以是其他光延時(shí)器。
本發(fā)明的工作原理
在光開(kāi)關(guān)矩陣的控制下，本發(fā)明所提出的方案能形成K進(jìn)制的N-l 環(huán)路可調(diào)諧光緩存，通過(guò)光開(kāi)關(guān)矩陣控制環(huán)路的循環(huán)次數(shù)ni，就可以形成 大范圍的可調(diào)諧多進(jìn)制光緩存?？偟难訒r(shí)為T(mén)，則T^A+n2d2+…+n^^w， 其中A取值為0到K-1，以此構(gòu)成0到(《^-lM的大范圍延時(shí)量。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的 優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1. 利用了新型光開(kāi)關(guān)矩陣的高速響應(yīng)特性使得調(diào)節(jié)速度可達(dá)納秒級(jí) 高速響應(yīng)；
2. 多環(huán)路緩存的設(shè)計(jì)方案可以達(dá)到很小的穩(wěn)定調(diào)節(jié)間隔，即很高的 調(diào)節(jié)精度且調(diào)節(jié)穩(wěn)定；
3. 可以通過(guò)控制光開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)控制環(huán)路，可以實(shí)現(xiàn)很大的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié) 范圍；
4. 在結(jié)構(gòu)和成本上，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要大量的光纖和開(kāi)關(guān)，該方 案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只用了一個(gè)光開(kāi)關(guān)模塊，成本更低，可靠性更高；
5. 光延時(shí)緩存器若采用與光開(kāi)關(guān)矩陣同樣的半導(dǎo)體材料，可望單片 集成，形成體積更小，能耗低，更靈活穩(wěn)定的光緩存。
總之，基于上述優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出的大動(dòng)態(tài)范圍可靈活調(diào)諧的光緩存， 在可變長(zhǎng)度光分組交換和光同步時(shí)隙對(duì)準(zhǔn)中非常具有實(shí)用意義。


通過(guò)以下對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解 本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為
圖l. 一種基于SOA開(kāi)關(guān)和光纖環(huán)的光緩存單元模塊。 圖2.美國(guó)喬治亞大學(xué)的Y. K. Yeo等人提出了一種典型的多級(jí)樹(shù)狀 可控光緩存方案圖。圖3.北京理工大學(xué)楊?lèi)?ài)英等人提出的改進(jìn)了的多級(jí)樹(shù)狀可控延時(shí)光 緩存方案圖。
圖4. 一個(gè)5X5的基于AVC的光開(kāi)關(guān)矩陣OXS的結(jié)構(gòu)圖。
圖5.有源垂直耦合器光開(kāi)關(guān)控制單元原理圖。
圖6.NXN的多環(huán)路多進(jìn)制可調(diào)諧光緩存器的一般性結(jié)構(gòu)圖。
圖7.基于4X4的OXS光開(kāi)關(guān)多環(huán)路多進(jìn)制調(diào)諧光緩存的環(huán)路連接圖。
圖8.基于光纖延時(shí)線的10Gb/s實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖。
圖9.實(shí)施實(shí)驗(yàn)中對(duì)OOK和DPSK信號(hào)背靠背直接測(cè)量和通過(guò)緩存后
測(cè)得的信號(hào)誤碼率曲線。
圖10.實(shí)施實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的波形(a)DPSK信號(hào)經(jīng)過(guò)4.1us的緩存后， (b) PDSK信號(hào)經(jīng)過(guò)9.1us緩存，(c) 00K信號(hào)經(jīng)過(guò)4.1us， (d) OOK 信號(hào)經(jīng)過(guò)9.1us的緩存。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示的為一種5X5的基于有源垂直耦合光開(kāi)關(guān)矩陣的結(jié)構(gòu)， 對(duì)于5 X 5的OXS矩陣含有25個(gè)光開(kāi)關(guān)單元，同時(shí)具有5個(gè)輸入端口 Al A5和5個(gè)輸出端口 D1 D5。如圖5所示，AB為橫向，CD為縱向，交 叉結(jié)構(gòu)的下層為無(wú)源光波導(dǎo)，上層為有源垂直耦合器。光開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì) 光開(kāi)關(guān)單元的控制原理為信號(hào)光由A輸入，當(dāng)光開(kāi)關(guān)控制部件對(duì)光開(kāi) 關(guān)單元沒(méi)有直流光注入時(shí)，開(kāi)關(guān)處于關(guān)的狀態(tài)，信號(hào)光將直接通過(guò)單元, 此時(shí)如圖5中(a)部分所示;當(dāng)光開(kāi)關(guān)控制部件對(duì)光開(kāi)關(guān)單元有直流光注 入時(shí)，開(kāi)關(guān)處于觸發(fā)開(kāi)的狀態(tài)，信號(hào)光將被反轉(zhuǎn)卯度，此時(shí)如圖5 (b) 部分所示。因此，光開(kāi)關(guān)控制模塊根據(jù)不同的延時(shí)需求在不同時(shí)刻有不同 的直流控制光輸出。如圖6所示，為這種多環(huán)路光緩存的一般性結(jié)構(gòu)，包 括一個(gè)NXN的半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)矩陣(OXS)， 一個(gè)開(kāi)關(guān)控制模塊，以及 N-l個(gè)延時(shí)不同的光延時(shí)緩存器；其中N-l個(gè)延時(shí)不同的半導(dǎo)體微環(huán)延時(shí) 器分別連接在光開(kāi)關(guān)矩陣的N-1對(duì)輸入輸出端口，構(gòu)成N-1個(gè)環(huán)路，剩下 的一個(gè)的輸入端口作為信號(hào)光初始輸入端口， 一個(gè)的輸出端口作為經(jīng)延時(shí) 的信號(hào)光的最終輸出端口。在光開(kāi)關(guān)矩陣的控制下，本發(fā)明所提出的方案能形成K進(jìn)制的N-l環(huán)路可調(diào)諧光緩存，通過(guò)光開(kāi)關(guān)矩陣控制環(huán)路的循
環(huán)次數(shù)n,，形成大范圍的可調(diào)諧多進(jìn)制光緩存，總的延時(shí)為T(mén)，則 T^A+n2d2+…+n^dN.,，其中n,取值為0到K-l ，以此構(gòu)成0到(《w—"-l)d！ 的大范圍延時(shí)量。例如，當(dāng)N二4， K=10，此時(shí)可形成如圖7所示的3個(gè) 環(huán)路，便可以形成0 999《的范圍的延時(shí)，可以控制np n2， 113使之實(shí) 現(xiàn)十進(jìn)制進(jìn)制的調(diào)節(jié)。同理，當(dāng)N:5時(shí)，如圖4所示的情形，此時(shí)若取 K=16，則n, ri4可以實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制調(diào)節(jié)(rii取0 15)，這樣可達(dá)到的 十六進(jìn)制的調(diào)節(jié)范圍為0 65535C^的大范圍延時(shí)。
基于這種結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)做了基于光纖延時(shí)線的對(duì)10Gb/s的OOK信號(hào) 和DPSK信號(hào)的光緩存實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果己經(jīng)發(fā)表在Electronics Letters, Volume 42， Issue 25， p. 1474-1476， 2006，充分證明了這種方法的可行型 和創(chuàng)新性。
實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)如圖8所示。載荷信號(hào)光源是一個(gè)波長(zhǎng)在1550nm的可調(diào) 諧的外部激光器。外部的馬赫哲德調(diào)制器(MZM)產(chǎn)生10Gb/s的信號(hào)(偽 隨機(jī)碼PRBS215-1 )。隨著外加調(diào)制器偏置的不同，可以產(chǎn)生NRZ的OOK (偏置于半極大值)信號(hào)或者DPSK信號(hào)(0偏置)。通過(guò)另一個(gè)激光器 產(chǎn)生同步的155Mb/s的標(biāo)記信號(hào)，并通過(guò)一個(gè)3dB的耦合器和載荷信號(hào) 組合，因此在此通過(guò)波長(zhǎng)標(biāo)記的方式來(lái)產(chǎn)生一個(gè)光分組。在輸入光縱橫式 開(kāi)關(guān)矩陣(OXS)之前，分組載荷信號(hào)經(jīng)過(guò)了放大，濾波，衰減以及因?yàn)?OXS對(duì)偏置的敏感還需要進(jìn)行偏振調(diào)整處理。第一個(gè)通過(guò)A4端口切換到 環(huán)路中，OXS中的開(kāi)關(guān)單元A2D2和A3D3控制在環(huán)路中。最后信號(hào)通過(guò) D4端口輸出，而輸入到OXS中的光功率保持在4dBm以避免光信噪比的 衰減。在實(shí)驗(yàn)中，我們使用了兩段光纖環(huán)路，長(zhǎng)度分別約為20m和200m， 相應(yīng)的分別可以產(chǎn)生100ns和lus的延時(shí)。根據(jù)我們提出的方案，形成10 進(jìn)制的三個(gè)環(huán)路長(zhǎng)度還需要一個(gè)2m長(zhǎng)的環(huán)路連接在Al和Dl之間。然 而，如此短的緩存長(zhǎng)度相當(dāng)于10Gb/s的信號(hào)100bits的長(zhǎng)度。如此短的分 組長(zhǎng)度對(duì)于測(cè)試誤碼率顯得困難。因此，我們只用了兩個(gè)環(huán)路來(lái)證實(shí)我們 的方案的可行性。在此，由于OXS還存在比較大的光纖-光纖的傳輸損耗， 盡管有一個(gè)比較小的芯片上的信號(hào)增益，實(shí)驗(yàn)中環(huán)路還需要EDFA。不過(guò)， 以后當(dāng)無(wú)損的OXS出現(xiàn)時(shí)，就可以不使用EDFA。為了實(shí)現(xiàn)切換的功能， 一小部分輸入的分組需要進(jìn)行光-電標(biāo)記處理。
輸出的DPSK信號(hào)載荷通過(guò)一段基于光纖的穩(wěn)定的馬赫哲德延時(shí)干涉儀 (MZDI)進(jìn)行相位的解調(diào)制，然后通過(guò)一個(gè)前置放大的10GHz的接收機(jī) 檢測(cè)。圖9顯示的是對(duì)OOK信號(hào)和DPSK信號(hào)進(jìn)行的背靠背直接測(cè)量和 經(jīng)過(guò)光緩存后的測(cè)得的誤碼率曲線。通過(guò)圖9可以看出，對(duì)于OOK而言， 經(jīng)9.1us后損耗約為6.5dB。功率的損耗是由于EDFA的自發(fā)輻射和開(kāi)關(guān) 的模式效應(yīng)產(chǎn)生的。然而，對(duì)于DPSK信號(hào)，延時(shí)9.1us后的損耗僅為 3.3dB。圖10的(a) - (d)顯示的經(jīng)過(guò)OXS環(huán)路后接收到的光分組信號(hào) 的具體情形。可以明顯的看出，OOK信號(hào)經(jīng)過(guò)了更多的循環(huán)環(huán)路后受到 了很強(qiáng)的模式效應(yīng)影響。對(duì)于連續(xù)的長(zhǎng)"1"序列，第一個(gè)"1"功率會(huì)很 高，而隨后的"1"則功率遞減。模式效應(yīng)在連續(xù)的長(zhǎng)"0"后的邏輯"1" 處也很明顯，此時(shí)"l"會(huì)很高。開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)的環(huán)路越多，模式效應(yīng)產(chǎn)生的 影響就更糟。因此，當(dāng)采用OOK的載荷時(shí)，對(duì)多級(jí)的OXS最大的限制因 素就是模式效應(yīng)。相比之下，DPSK信號(hào)則在經(jīng)過(guò)多環(huán)路后保持了一個(gè)非 常清晰的波形，只存在非常小的信號(hào)損耗和變形。這些損耗和變形主要是 由積累的噪聲引起的。
權(quán)利要求
1.基于N×N光開(kāi)關(guān)矩陣的可調(diào)諧多環(huán)路多進(jìn)制的光緩存器，其特征在于包括N×N的光開(kāi)關(guān)矩陣，具有N個(gè)輸入端口及N個(gè)輸出端口，所述輸入端口用于接收信號(hào)光，所述輸出端口用于輸出信號(hào)光；N-1個(gè)具有不同延時(shí)時(shí)間的延時(shí)器，分別連接在所述光開(kāi)關(guān)矩陣光輸入輸出端口中相對(duì)應(yīng)的N-1個(gè)輸入端口及N-1個(gè)輸出端口之間，構(gòu)成N-1個(gè)彼此延時(shí)時(shí)間成K倍的環(huán)路；開(kāi)關(guān)控制模塊，用于通過(guò)控制所述光開(kāi)關(guān)矩陣中的每個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的狀態(tài)，控制信號(hào)光進(jìn)入特定環(huán)路；并通過(guò)所述光開(kāi)關(guān)矩陣控制信號(hào)光在各個(gè)環(huán)路中環(huán)行的次數(shù)以控制總的延時(shí)量；其中，N為大于1的自然數(shù)，K為大于等于2的自然數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1中所述的光緩存器，其特征在于所述光開(kāi)關(guān)矩陣是一 個(gè)由NXN的半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)單元以及相應(yīng)的波導(dǎo)通路構(gòu)成的單片集成器件， 所述的光開(kāi)關(guān)矩陣是一個(gè)以InP為襯底的多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中NXN個(gè)所 述光開(kāi)關(guān)單元構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一共有N個(gè)輸入端口和N個(gè)輸出端 口，其中用N-1個(gè)輸入輸出端口作為光延時(shí)環(huán)路鏈接口，剩下的一個(gè)輸入端 口和輸出端口作為信號(hào)光的初始輸入端口和最終輸出端口，當(dāng)所述光開(kāi)關(guān)單 元關(guān)閉時(shí)，信號(hào)光直接通過(guò)該單元；當(dāng)所述光開(kāi)關(guān)單元打開(kāi)時(shí)，信號(hào)光就會(huì) 反射并反轉(zhuǎn)90度傳播。
3. 如權(quán)利要求2所述的光緩存器，其特征在于當(dāng)所述光開(kāi)關(guān)控制模塊 對(duì)所述光開(kāi)關(guān)單元有直流光注入時(shí)，開(kāi)關(guān)處于觸發(fā)開(kāi)的狀態(tài)，信號(hào)光將被反 轉(zhuǎn)90度；當(dāng)所述光開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì)所述光開(kāi)關(guān)單元沒(méi)有直流光注入時(shí)，所述 光開(kāi)關(guān)單元處于關(guān)的狀態(tài)，信號(hào)光將直接通過(guò)該單元，所述光開(kāi)關(guān)控制模塊 根據(jù)不同的延時(shí)需要在不同時(shí)刻有不同的直流控制光輸出。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的光緩存器，其特征在于在所述輸入端 口和輸出端口之間接光延時(shí)器構(gòu)成N-1個(gè)環(huán)路，每個(gè)光環(huán)路中接一個(gè)彼此 延時(shí)成K倍光延時(shí)緩存器，剩下的一個(gè)的輸入端口作為信號(hào)光初始輸入 端口， 一個(gè)的輸出端口作為經(jīng)延時(shí)的信號(hào)光的最終輸出端口。
5. 如權(quán)利4所述的光緩存器，其特征在于所述的的N-1個(gè)光延時(shí)緩存 器彼此的延時(shí)長(zhǎng)之間形成K的倍數(shù)關(guān)系，最小的延時(shí)《構(gòu)成所述多進(jìn)制光緩存器的延時(shí)控制精度，其他光緩存延時(shí)長(zhǎng)以K的倍數(shù)增加。
6. 如權(quán)利4所述的光緩存器，其特征在于所述所述光延時(shí)緩存器為特定長(zhǎng)度的光纖。
7. 如權(quán)利5所述的光緩存器，其特征在于在所述光開(kāi)關(guān)矩陣的控制下，形成K進(jìn)制的N-1個(gè)環(huán)路可調(diào)諧光緩存，通過(guò)光開(kāi)關(guān)矩陣控制環(huán) 路的循環(huán)次數(shù)n,，形成大范圍的可調(diào)諧多進(jìn)制光緩存，總的延時(shí)為T(mén)，則 丁=1￥11+112(12+...+ .1^.1，其中111取值為0到K-l，以此構(gòu)成0到(《n-l)d,的大范圍延時(shí)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于N×N光開(kāi)關(guān)矩陣的可調(diào)諧多環(huán)路多進(jìn)制的光緩存器，其結(jié)構(gòu)由一個(gè)N×N的光開(kāi)關(guān)矩陣，光開(kāi)關(guān)控制模塊和N-1個(gè)光延時(shí)器構(gòu)成。其中，N-1個(gè)光延時(shí)器的延時(shí)量設(shè)計(jì)為彼此成K倍，即滿足K進(jìn)制關(guān)系，假設(shè)光在每個(gè)環(huán)路中轉(zhuǎn)的圈數(shù)分別為n₁，n₂，…，n_N-1，則該緩存的總延遲時(shí)間為T(mén)＝n₁d₁+n₂d₂+…+n_N-1d_N-1，可調(diào)節(jié)的最小精度可以根據(jù)需要對(duì)最小光延時(shí)器延時(shí)量進(jìn)行設(shè)計(jì)。本發(fā)明光緩存器調(diào)節(jié)速度可達(dá)納秒級(jí)高速響應(yīng)，調(diào)節(jié)精度高且穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)大的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍；同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高。本發(fā)明所涉及的大動(dòng)態(tài)范圍可靈活調(diào)諧的光緩存，在光分組交換，全光計(jì)算、光信息處理和光同步時(shí)隙對(duì)準(zhǔn)中非常有實(shí)用意義。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK101621718SQ200910055840
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者張俊文, 楠 遲 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)