电光调制光标记技术

中国科学院电子学研究所　陈新桥　陈纪东　罗方亮　郑 雷
　　１　引言

　　光纤有着巨大的频带资源和优异的传输性能，它是实现高速率、大容量传输的最理想的物理媒质。随着波分复用（ＷＤＭ）技术的成熟，一根光纤中已经能够传输几百Ｇｂｉｔ／ｓ到Ｔｂｉｔ／ｓ的数字信息。传输系统的快速增长对交换系统发展带来压力和动力。通信网中交换系统的规模越来越大，运行速率也越来越高，未来的大型交换系统将需要处理几百、上千Ｔｂｉｔ／ｓ的信息。但是，目前的电子交换和信息处理网络的发展已经接近电子速率的极限，其中所固有的ＲＣ参数、钟歪、漂移、串话、响应速度等缺点限制了交换速率的提高，这就是所谓的“电子瓶颈”。为了解决电子瓶颈限制问题，人们已开始在光交换中引进光标记交换技术。所谓光标记，就是利用各种方法在光包上打上标记，根据光标记产生的原理采用对应的方法来识别光标记。现在人们提出的方法有前置光标记、微波副载波光标记、光栅光标记、强度光标记等。本文提出基于电光晶体的泡克尔斯效应的电光调制新方法实现光标记交换。

　　２　电光调制光标记实现原理

　　（１） 光标记的产生原理

　　在光包交换中，信号负载是以光包为单位进行交换的，设光包的包长一般为２５６个字节，其中包头为５个字节，每个字节有８个信号脉冲，设信号的传输速率为２．５ ＧＨｚ，包头的传输速率为８０ ＭＨｚ，可以利用电光晶体的泡克尔斯效应来产生光标记。具体方法是：用低速率的包头电信号来调制高速率的包负载光信号，这样就可以把光标记编码信号调制到光包负载信号上，光标记就产生了。包长信号为２ ０４０脉冲，包头信号为４０脉冲，在光包的前部和后部分别留余一部分为保护段，我们设前后各留２０脉冲为保护段，剩余２ ０００脉冲为光标记调制段。包头的４０脉冲调制光包负载信号，光包负载信号脉冲的相位发生改变，我们可以根据所需调制深度选择电光调制系数，这样在光包上就打上了光标记。

　　（２） 光标记的识别原理

　　从光纤上经ＯＡＤＭ下路的光信号，假如光标记的信号脉冲为１１１０００１０１０，经分束器分成两束，其中一束经一延时线延时半个周期，光标记脉冲变为０００１１１０１０１，然后与另一束光进行干涉，提取出的光标记信号脉冲，其为１０００１００１００，在包头处理器中对其进行向左移位，然后进行加“１”的逻辑运算，这样光标记编码信号就恢复，光标记脉冲恢复为１１１０００１０１０，这样光标记信号就得以识别。

　　３　电光调制光标记的实验

　　（１） 光标记产生过程

　　光标记产生从信号源出来的电信号，其负载信息调制半导体激光器，形成光包信号，同时包头信号调制电光晶体，当光包经过电光晶体使包头编码脉冲调制光包信号脉冲，这样光包上就打上了光标记。然后，带光标记信号的光包经ＯＡＤＭ送入主干光纤上。

　　（２） 识别光标记的过程

　　识别光标记的实验从光纤干线上经ＯＡＤＭ下路的光信号经分束器分成两束，其中一束经光纤延时线Ａ与１×２开关连接；另一束再经一个分束器分成两束，其中一束经一延时线Ｂ与光耦合器相连，另一束经一个相位调整器后也与该耦合器相连，耦合器与包头处理器连接，包头处理器控制１×２开关，经包头处理器处理后，如果检测的光标记脉冲和所需的光标记相同，１×２开关下面开通，否则，开关上面开通，光信号经ＯＡＤＭ返回主干光纤。到此，完成光标记的识别。

　　需要说明的几点是：光纤延时线Ａ的长度要根据从分束器经包头处理器到开关的时间所决定；光纤延时线Ｂ的长度为延时半个周期的时间，这样使它与另一束的光信号错位半个周期。光信号从分束器２射出后，应加起偏器，然后用保偏光纤与包头处理器连接，相位调节器的功能是调节光信号的相位，使它与另一束光的相位相差９０°。光的干涉是在光耦合器中完成的。包头处理器完成以下工作：从耦合光信号中提取出光标记脉冲信号；在提取的光标记脉冲信号上进行向左移位再逻辑加“１”的运算；把经处理的光标记脉冲信号与所需包头脉冲信号进行比较；根据比较的结果来控制１×２开关，两者如果相同，说明从ＯＡＤＭ来的光信号为所需的信号，开关向下，光信号下路，否则，开关上路，返回ＯＡＤＭ，返回光纤干线。

　　４　结束语

　　电光调制光标记法的技术难点在于光延时线Ａ和Ｂ长度的确定，一般来讲，它由实验确定。另外，还需要进一步考虑关于光标记信号的３Ｒ问题，即光标记的再生问题。还有，在光包下路的情况下，要给光纤干线发信号，以便别的光包可以分插进去，如果没有光包分插进去，可以插入伪保。

摘自《电信技术》