一种易于扩展端口数的光串并转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种易于扩展端口数的光串 并转换器。
【背景技术】
[0002] 随着光纤通信技术的发展，相干接收、偏振复用、光正交频分复用等新型光传输技 术使得光纤传输速率越来越高。同时光信息处理和光交换技术受限于光逻辑器件和光随机 存储器，还无法实现全光高速处理，仍主要依赖于光电转换后的电域处理。将高速串行信号 转换为低速并行信号进行识别和处理是一种常见的解决方案。由于电串并转换器的速率受 限于电容、电感寄生参数的影响，因此，光串并转换，即直接在光域进行串并转换，成为研究 的热点问题。
[0003] 为了实现高速光信号的全光串并转换，目前已有许多相关研究。王菊等提出 的A0SPC方案是由波分/时分脉冲光源的产生与顺序多波长变换两个部分构成（参 见文献：王菊，于晋龙等.40Gb/s至8路5Gb/s全光串并转换实验研究[J].光学学 报，2011，31 (5) : 6001-6012)。利用S0A的交叉相位调制（Cross-PhaseModulation,XPM) 效应，串行输入光信号（控制光）引起对波分/时分光脉冲（探测光）的红移啁啾与蓝 移啁啾的产生，再通过滤波器滤出探测光的蓝移啁啾部分就实现了将高速串行光信号信 息复制到波分/时分光脉冲序列上，波分/时分光脉冲序列经波分解复用后就得到了多 路并行的低速输出光信号，此方案实现了将40Gb/s的串行输入光信号转换为8路5Gb/s 的并行输出信号。文江洪等提出的基于光纤中四波混频效应的全光串并转换方案（参见 文献：文江洪，江阳等.基于光纤中四波混频效应的全光串-并转换研究[J].应用光 学，2011，32(3) : 535-539)，利用光纤中的群速度色散，把一路分频窄时钟脉冲在时域展宽 并与数据信号发生四波混频作用，通过滤出不同频率的闲频光，实现了高速的全光串-并 转换功能，此方案实现了将一路40Gb/s的RZ码信号转换成为4路lOGb/s信号。
[0004] 非线性光学环镜（NonlinearOpticalLoopMirror,N0LM)是一种实现全光信息 处理的常见结构，但因石英光纤中非线性效应较弱，需要数公里长的光纤环和很强的控制 光功率才能获得足够大的非线性相移。将行波半导体光放大器（S0A)作为非线性光学元件 代替几公里长的光纤插入环路中构成SLALOM。与光纤相比，半导体光放大器具有体积小、非 线性折射率系数大、所需控制光功率低、无需考虑色散影响、结构紧凑、易集成等突出优点， 近年来已受到世界各国科学家的广泛重视。迄今，SLALOM已实现多种信号处理功能。如解 复用、光时钟提取、脉冲整形及宽带波长变换等。
[0005] 申请人在2014年07月16日提出了"一种基于SLALOM的光串并转换器"的发明 专利申请，该申请于2014年10月08日公布，申请公布号为CN104092497A。该申请中的光 串并转换器采用级联SLALOM的结构，利用SLAL0N"光开关"特性可将串行的高速光信号转 换为并行的多路低速信号。该技术方案提高了转换效率，并使处理过程简化，但随着级联数 目的增加，S0A噪声的积累会变的严重，导致信号质量下降。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种易于扩展端口数的光串并转换 器，在现有SLALOM光串并转换器基础上，对其结构进行进一步的改进，以减小多级SLALOM 后串行光信号的劣化程度。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明易于扩展端口数的光串并转换器，其特征在于，包 括：
[0008]M行级联的SLALOM光串并转换单元，每i行SLALOM光串并转换单元又包括：N个半 导体光放大器环路镜（SemiconductorLaserAmplifierinaLoopMirror，简称SLALOM) S(i，j)、N个光环形器C(i，j)、N-1个列延时单元D。(i，j)，其中，i表示行，j表示列；其连接 关系为：光环形器C(i，1)的端口 2连接SLALOMS(i，1)的输入端口A，光环形器C(i，1)的 端口 1通过列延时单元Dc(i，1)连接光环行器C(i，2)的端口 3;光环形器C(i，2)的端口 2 连接SLALOMS(i，2)的输入端口A，光环形器C(i，2)的端口 1通过列延时单元Dc(i，2)连 接光环行器C(i，3)的端口 3 ;……;光环形器C(i，N-l)的端口 2连接SLALOMS(i，N-l)的 输入端口A，光环形器C(i，N-l)的端口 1通过列延时单元De(i，N-l)连接光环形器C(i，N) 的端口 3 ;光环形器C(i，N)的端口 2连接SLALOMS(i，N)的输入端口A;
[0009] 1XM光分支器和M-1个行延时单元Dpm+IXM光分支器将输入的串行光信号 分出M路，其中M-1路分别通过行延时单元Dph输入到光环形器C(1，N)，C(2，N)，…… ，C(M-l，N)的端口 1，剩下的一路直接输入光环路器C(M，N)的端口 1 ;
[0010]ix(MXN)光分支器，输入端连接控制光脉冲信号，IX(MXN)光分支器的MXN个 输出端分别连接所述的M行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的控制端口C;
[0011] 根据输入串行光信号的速率设置行、列延时单元延时，使得在MXN个比特串行 光信号时刻，MXN个比特光信号分别到达M行级联的SLALOM光串并转换单元的MXN个 SLALOM；
[0012] 当控制光脉冲信号没有控制光脉冲时，高速串行光信号的光脉冲从输入端口进入 SLALOM后，从输入端口反射输出；而控制光脉冲信号有控制光脉冲时，高速串行光信号的 光脉冲从输入端口进入SLALOM后从输出端口透射输出；
[0013] 通过行、列延时单元延时后，在MXN个比特串行光信号时刻，控制光脉冲信号的 控制光脉冲经过1X(MXN)光分支器到达各行SLALOM光串并转换单元中的各个SLALOM的 控制端口，并打开各SLALOM的输出窗口，使得各SLALOM透射输出输入端到达的光脉冲，使 高速的串行光信号各比特从各SLALOM输出，从而实现到低速并行光信号转换。
[0014] 本发明的发明目的是这样实现的：
[0015] 本发明易于扩展端口数的光串并转换器为基于SLALOM(SemiconductorLaser AmplifierinaLoopMirror,半导体光放大器环路镜）混合结构的光串并转换器，该光串 并转换器采用M行、N列SLALOM单元组合的混合结构，根据输入光脉冲信号速率设置行延 时和列延时，以及信号与控制脉冲的时序关系，可实现1到MXN路的串并转换。该光串并 转换器由于采用并行与串行的混合结构，相比于纯串行（级联）结构减少了级联长度，提高 了输出信号质量。此外，同时通过增加并行数目，可以大幅度的扩展并行输出端口数目，可 用于光通信领域中的高速解复用、光信息处理和光交换系统中。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明易于扩展端口数的光串并转换器一种【具体实施方式】的原理图；
[0017] 图2是图1所示SLALOM的结构示意图；
[0018] 图3是图1所示光环形器的结构示意图；
[0019]图4输入的串行光信号（比特序列）与并行输出端口的示意图，其中，（a)对应延 迟单元设置方案一，b)对应延迟单元设置方案二；
[0020] 图5是输入与输出光脉冲信号之间的时序图，其中，（a)对应延迟单元设置方案 一，b)对应延迟单元设置方案二；
[0021] 图6是输入的串行光脉冲信号；
[0022] 图7是输入的串行光脉冲信号为80个光脉冲时的4路输出信号，其中，（a)为第 (1，1)路光信号，（b)为第（2, 2)路光信号，（c)为第（3, 3)路光信号，（d)为第（4, 4)路光 信号；
[0023] 图8是输入的串行光脉冲信号为80个光脉冲时的4路输出信号的眼图，其中，（a) 为第（1，1)路光信号眼图，（b)为第（2, 2)路光信号眼图，（c)为第（3, 3)路光信号，（d)为 第（4, 4)路光信号眼图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特