專利名稱：基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光分組交換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)分組業(yè)務(wù)量的不斷增加，給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的交換能力提出了更高的要求。為此，人 們提出了光分組交換(Optical Packet Switching, OPS)技術(shù)，被認(rèn)為是下一代光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 的方向，并受到廣泛關(guān)注。光分組交換的最小顆粒是光分組，它由光凈荷和光標(biāo)簽兩部分組 成，光凈荷即需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，它始終在光域傳輸，相當(dāng)于光傳送網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息；光標(biāo) 簽則攜帶路由和交換的信息，在節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，用于控制光開關(guān)矩陣，相當(dāng)于自動 交換光網(wǎng)絡(luò)中的控制信息。在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中，光標(biāo)簽的識別處理十分關(guān)鍵。目前已有的光標(biāo)簽識別處理 方案包括比特串行(Bit-serial)光標(biāo)簽處理方案，正交調(diào)制(Orthogonal Modulation) 光標(biāo)簽處理方案，副載波(Subcarrier Multiplex =SCM)光標(biāo)簽處理方案和多波長 (Wavelength Division Multiplex :WDM)光標(biāo)簽處理方案等。SCM標(biāo)簽處理方案中，光凈荷 和光標(biāo)簽由同一波長傳輸，它們分別采用基帶和副載波光調(diào)制技術(shù)得到；該方案能夠很方 便的實(shí)現(xiàn)光凈荷和光標(biāo)簽的分離，但是副載波的介入會降低信道的傳輸質(zhì)量。WDM標(biāo)簽處理 方案以特定波長承載光標(biāo)簽，因而易于實(shí)現(xiàn)光標(biāo)簽識別，但光標(biāo)簽占用了額外的波長信道， 降低了信道的利用率。對于光標(biāo)簽和光凈荷在頻域分開傳輸?shù)腤DM標(biāo)簽處理方案和SCM標(biāo)簽處理方 案，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處利用濾波器就能實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的提取，例如利用一個(gè)窄帶的光纖布拉格光柵 (Fiber Bragg Grating, FBG)濾波器，將布拉格(Bragg)波長對準(zhǔn)光標(biāo)簽或光凈荷，使光標(biāo) 簽和光凈荷一個(gè)反射一個(gè)透射從而實(shí)現(xiàn)兩者的分離，F(xiàn)BG濾波器是用光纖材料的光敏性，在 纖芯內(nèi)形成周期性的折射率調(diào)制分布，從而對入射光波中相位匹配的頻率產(chǎn)生相干反射。 該方案的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是現(xiàn)有的FBG濾波器的傳輸特性制作完成后就 固定不可調(diào)節(jié)，只能處理一個(gè)信道對應(yīng)的光分組，這樣每一個(gè)信道都需要一個(gè)FBG濾波器 進(jìn)行光標(biāo)簽和光凈荷的分離。由于一根光纖往往同時(shí)包含幾十個(gè)波長信道，現(xiàn)有的處理方 案就必須設(shè)置對應(yīng)數(shù)量的FBG濾波器，增加了光分組交換系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時(shí)也降低了 系統(tǒng)的靈活性和傳輸效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的光標(biāo)簽識別處理方案中傳輸效率低的不足，提出 了基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)和方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是基于布拉格衍射原理的光分組交換系 統(tǒng)，包括光分組生成模塊、光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊、標(biāo)簽處理模塊和光開關(guān)模塊，其特征 在于，光分組生成模塊產(chǎn)生的光分組通過光纖后進(jìn)入光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊被分離為兩 路光凈荷和一路光標(biāo)簽，光標(biāo)簽和一路光凈荷進(jìn)入標(biāo)簽處理模塊后輸出路由控制信號到光開關(guān)模塊，另一路光凈荷直接進(jìn)入光開關(guān)模塊并根據(jù)路由控制信號輸出。 上述光分組生成模塊包括激光器、光強(qiáng)調(diào)制器、數(shù)據(jù)信息終端和微波磁光調(diào)制器， 其中激光器經(jīng)光強(qiáng)調(diào)制器后，將光引入微波磁光調(diào)制器；數(shù)據(jù)信息終端有兩個(gè)端口，分別與 光強(qiáng)調(diào)制器和微波磁光調(diào)制器相連，輸出要傳送的數(shù)據(jù)以及所對應(yīng)的路由信息。上述光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊包括光環(huán)行器、磁光光柵-琺珀(MOG-FP)濾波器、 光分束器，MOG-FP濾波器將輸入的光分組一部分透射一部分反射，從而實(shí)現(xiàn)光標(biāo)簽和光凈 荷的分離；光環(huán)行器從其端口接收光分組后將被MOG-FP濾波器反射的光信號由端口至端 口輸出到分束器，透射的光信號直接從其端口輸入到MOG-FP濾波器；光分束器將輸入光分 為兩束，其中光分束器的端口的衰減與經(jīng)過MOG-FP濾波器的衰減相同，端口與光開關(guān)矩陣 相連輸出光凈荷。上述標(biāo)簽處理模塊包括兩個(gè)光電探測器和光電探測器以及光功率比較器，光電探 測器和光電探測器分別將輸入的光標(biāo)簽和光凈荷的光功率轉(zhuǎn)化為電信號，光電探測器和光 電探測器的輸出端與光功率比較器相連；光功率比較器通過運(yùn)算電路計(jì)算出光標(biāo)簽與光凈 荷的光功率比值，此光功率比值即可表示路由信息，光功率比較器的輸出端與路由控制單 元相連；光凈荷由分束器分為兩路，一路進(jìn)入下述的標(biāo)簽處理模塊與光標(biāo)簽進(jìn)行功率比較， 提取交換路由信息并送入路由控制單元產(chǎn)生路由控制信號；另一路通過下述的光開關(guān)矩陣 后與由標(biāo)簽產(chǎn)生模塊新產(chǎn)生的光標(biāo)簽組成新的光分組。光開關(guān)模塊包括光開關(guān)矩陣、路由控制單元、光標(biāo)簽產(chǎn)生單元，路由控制單元端口 與光開關(guān)矩陣相連，路由控制單元從光功率比較器獲取路由控制信息以控制光開關(guān)矩陣對 光凈荷的輸出；光標(biāo)簽產(chǎn)生單元的一輸入端與光開關(guān)矩陣的輸出端相連，另一輸入端與路 由控制單元的端口相連，以獲得下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由信息，形成新的光分組。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了基于布拉格衍射原理的光分組交換方法，包 括步驟(1)在光分組生成模塊，需要傳送的數(shù)據(jù)通過光強(qiáng)調(diào)制器加載到光域，而路由信息 則通過微波磁光調(diào)制器加載到光域，從而形成光分組；(2)在光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊，磁光光柵_琺珀(MOG-FP)濾波器使光標(biāo)簽和光 凈荷分別透射和反射，實(shí)現(xiàn)光分組的光標(biāo)簽和光凈荷分離；(3)在標(biāo)簽處理模塊，對光標(biāo)簽和光凈荷進(jìn)行功率比較，得到光功率比值表示的路 由信息，下述的光開關(guān)模塊中的路由控制單元根據(jù)該路由信息產(chǎn)生路由控制信號，并對光 開關(guān)矩陣進(jìn)行正確的配置，使光凈荷交換到光開關(guān)矩陣中與路由信息對應(yīng)的輸出端口，光 開關(guān)模塊的光開關(guān)矩陣按路由信息使光凈荷從正確的端口輸出；(4)在光開關(guān)模塊，下個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由信息通過光標(biāo)簽產(chǎn)生單元加載到光域，與光開 關(guān)矩陣輸出的光凈荷組成新的光分組，然后從光開關(guān)模塊輸出；循環(huán)重復(fù)上述步驟，就不斷形成新的光分組繼續(xù)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用微波磁光調(diào)制器的Bragg衍射效應(yīng)產(chǎn)生光分 組，標(biāo)簽信息用凈荷與標(biāo)簽的光功率相對大小表示，采用頻率較低的微波靜磁波對凈荷光 信號進(jìn)行衍射調(diào)制，光標(biāo)簽與光凈荷以略有不同的頻率在同一個(gè)波長信道內(nèi)分開傳輸，可 通過一個(gè)具有磁可調(diào)的MOG-FP濾波器透射和反射，將兩者分離，基本上不會影響凈荷的信 號質(zhì)量，也不占用額外的波長通道，所以本發(fā)明具有很高的傳輸效率的特點(diǎn)。進(jìn)一步的，本發(fā)明還具有如下有點(diǎn)(1)本發(fā)明利用微波磁光調(diào)制器光產(chǎn)生光標(biāo)簽，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于集成的特點(diǎn)。⑵本發(fā)明利用相對光功率(即光功率比值)表示路由信息，在電域上易于處 理。(3)本發(fā)明采用MOG-FP濾波器進(jìn)行光標(biāo)簽與光凈荷分離，具有磁可調(diào)特性，可用于對多 路波長信號的處理，并且作為無源器件，響應(yīng)速度快。(4)本發(fā)明采用的光標(biāo)簽方法可以同 其它光標(biāo)簽方案結(jié)合，如比特串行光標(biāo)簽和正交調(diào)制光標(biāo)簽，從而增大標(biāo)簽容量。(5)本發(fā) 明利用微波靜磁波引起B(yǎng)ragg衍射，輸出的衍射光和未衍射光的波長差合適，既不致太大 超過單個(gè)波長信道的寬度，又不致太小造成分離的困難。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的原理框圖。圖2是圖1基礎(chǔ)上展開的本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的具體原理框圖。圖3是激光器產(chǎn)生的光信號的頻域圖。圖4是激光器產(chǎn)生的光信號的時(shí)域圖。圖5表示微波磁光調(diào)制器輸出的光分組頻域圖。圖6表示MOG-FP濾波器22分離出的光標(biāo)簽頻域圖。圖7表示MOG-FP濾波器22分離出的光凈荷頻域圖。圖8表示MOG-FP濾波器22分離出的光凈荷時(shí)域圖.附圖標(biāo)記說明光分組生成模塊1、激光器11、光強(qiáng)調(diào)制器12、數(shù)據(jù)信息終端13、 微波磁光調(diào)制器14、光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊2、光環(huán)行器21、M0G-FP濾波器22、光分束器 23、標(biāo)簽處理模塊3、光電探測器31、光電探測器32、光功率比較器33、光開關(guān)模塊4、光開關(guān) 矩陣41、路由控制單元42、光標(biāo)簽產(chǎn)生單元43。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1所示，基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，包括光分組生成模塊1、光 凈荷和光標(biāo)簽分離模塊2、標(biāo)簽處理模塊3和光開關(guān)模塊4，光分組生成模塊1產(chǎn)生的光分 組通過光纖后進(jìn)入光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊2被分離為兩路光凈荷和一路光標(biāo)簽，光標(biāo)簽 和一路光凈荷進(jìn)入標(biāo)簽處理模塊3后輸出路由控制信號到光開關(guān)模塊4，另一路光凈荷直 接進(jìn)入光開關(guān)模塊4并根據(jù)路由控制信號輸出。如圖2所示，下面對組成本發(fā)明的光分組交換系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的說明。光分組生成模塊1包括激光器11、光強(qiáng)調(diào)制器12、數(shù)據(jù)信息終端13和微波磁光調(diào) 制器14，其中激光器11經(jīng)光強(qiáng)調(diào)制器12后，將光引入微波磁光調(diào)制器14。數(shù)據(jù)信息終端 13有兩個(gè)端口，分別與光強(qiáng)調(diào)制器12和微波磁光調(diào)制器14相連，輸出要傳送的數(shù)據(jù)以及所 對應(yīng)的路由信息。微波磁光調(diào)制器14的工作原理與聲光調(diào)制器類似，它由光耦合輸入、光耦合輸 出、磁光薄膜波導(dǎo)以及外加磁場單元組成。在外加磁場Htl的作用下，通過長度為L的微帶線 變換器(Microstrip Transducer)，微波電流可在厚度為d的磁光薄膜中激發(fā)靜磁波，靜磁 波引起波導(dǎo)材料折射率的周期變化，形成移動的光柵，從而導(dǎo)致入射導(dǎo)波光的Bragg(布拉 格)衍射，其衍射效率Π(衍射光與入射光的功率比)與激發(fā)靜磁波的微波電流強(qiáng)度以及導(dǎo)波光的相位失配有關(guān)。由于衍射效率很難達(dá)到100%，所以輸出導(dǎo)波光通常會包括衍射光 和未衍射光兩部分，衍射光的頻移等于靜磁波頻率fs，約在0. 5-30GHZ或更高的頻率范圍。 而且根據(jù)Bragg衍射中的相位匹配條件，多頻靜磁波可對多路輸入光進(jìn)行調(diào)制。此外，研究 表明，當(dāng)導(dǎo)波光脈沖寬度大于1. Ips (接近lTb/s的數(shù)據(jù)率)時(shí)，連續(xù)靜磁波對光脈沖的峰 值衍射效率基本接近于連續(xù)導(dǎo)波光入射的情形，而且輸出光脈沖形狀基本保持不變。也就 是說，在通常情況下，靜磁波對導(dǎo)波光脈沖的衍射可按連續(xù)光近似處理。其它條件不變時(shí)， 衍射效率僅與微帶線變換器的驅(qū)動電流有關(guān)。
本發(fā)明利用微波磁光調(diào)制器的Bragg衍射效應(yīng)產(chǎn)生光分組，光信號在微波磁光調(diào) 制器14的Bragg衍射作用下，分成未衍射光和衍射光，兩者的波長稍有不同，它們分別對應(yīng) 于光凈荷和光標(biāo)簽。標(biāo)簽的路由信息用光凈荷與光標(biāo)簽的相對功率比表示，它與微波磁光 調(diào)制器14的Bragg衍射效率具有一一對應(yīng)的關(guān)系，可通過調(diào)微波磁光調(diào)制器14的驅(qū)動電 流加以改變。由于光標(biāo)簽和光凈荷的波長不同，可通過下述的MOG-FP濾波器22的透射和 反射，將兩者分離。光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊2包括光環(huán)行器21、磁光光柵-琺珀(MOG-FP)濾波器 22、光分束器23組成，MOG-FP濾波器22將輸入的光分組一部分透射一部分反射，從而實(shí)現(xiàn) 光標(biāo)簽和光凈荷的分離；光環(huán)行器21從其端口 1接收光分組后將被MOG-FP濾波器22反射 的光信號由端口 2至端口 3輸出到分束器23，透射的光信號直接從其端口 2輸入到MOG-FP 濾波器；光分束器23將輸入光分為兩束，其中光分束器23的端口 1的衰減與經(jīng)過MOG-FP 濾波器22的衰減相同，端口 2與光開關(guān)矩陣41相連輸出光凈荷。本發(fā)明所指的MOG-FP濾波器是由兩個(gè)磁光光柵(magneto-optical Grating, M0G)形成的法布里-珀羅(Fabry-P6rot，F(xiàn)P)腔。MOG-FP濾波器是一種具有磁光效應(yīng)的光 柵結(jié)構(gòu)，可通過在傳統(tǒng)FBG(Fiber Bragg Grating，光纖布拉格光柵)中摻入鈰、鉍等元素增 強(qiáng)磁光特性或在拉制的釔鐵石榴石光纖上寫入光柵等方法獲得，也可以采用磁光多層膜或 一維磁光子晶體結(jié)構(gòu)等其它方式實(shí)現(xiàn)。MOG-FP濾波器位于螺線管中，與螺線管連接的磁場 控制器通過控制輸入電流的大小改變螺線管所產(chǎn)生的磁場，從而實(shí)現(xiàn)MOG-FP濾波器的磁 可調(diào)濾波。MOG-FP濾波器的透射譜依據(jù)FP腔長的不同在MOG的反射帶寬內(nèi)能表現(xiàn)單通或 梳狀濾波特性，因此它既能作為帶通濾波器用于提取單信道中的光標(biāo)簽，又能作為梳狀濾 波器用于多信道中光標(biāo)簽和光凈荷的分離。MOG-FP濾波器分離光標(biāo)簽和光凈荷的原理與 FBG (Fiber Bragg Grating，光纖布拉格光柵)類似，光標(biāo)簽或光凈荷對準(zhǔn)MOG-FP濾波器的 透射峰，因而能透過MOG-FP濾波器，另一個(gè)則被MOG-FP濾波器反射。并且在磁光效應(yīng)的 作用下，外加磁場的變化可使MOG-FP中傳播的左右旋圓偏振光的透射譜發(fā)生移動。利用 MOG-FP濾波器這種特殊結(jié)構(gòu)和固有的特性，可實(shí)現(xiàn)磁可調(diào)濾波的功能，因此MOG-FP濾波器 適用于波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)簽處理模塊包括兩個(gè)光電探測器31和光電探測器32以及光功率比較器33，光 電探測器31和光電探測器32分別將輸入的光標(biāo)簽和光凈荷的光功率轉(zhuǎn)化為電信號，光電 探測器31和光電探測器32的輸出端與光功率比較器33相連；光功率比較器33通過運(yùn)算 電路計(jì)算出光標(biāo)簽與光凈荷的光功率比值，此光功率比值即可表示路由信息，光功率比較 器33的輸出端與路由控制單元42相連。光凈荷由分束器23分為兩路，一路進(jìn)入下述的標(biāo)簽處理模塊3與光標(biāo)簽進(jìn)行功率比較，提取交換路由信息并送入路由控制單元42產(chǎn)生路由 控制信號；另一路通過下述的光開關(guān)矩陣41后與由標(biāo)簽產(chǎn)生模塊43新產(chǎn)生的光標(biāo)簽(由 光功率比值表示)組成新的光分組。本發(fā)明利用微波磁光調(diào)制器的Bragg衍射效應(yīng)產(chǎn)生光分組，光標(biāo)簽的路由信息用 光凈荷與光標(biāo)簽的光功率相對大小(即相對功率比)表示。光凈荷在磁光調(diào)制器的Bragg 衍射作用下，分成未衍射光和衍射光，兩者的波長稍有不同，它們分別對應(yīng)于光凈荷和光標(biāo) 簽，它與前述的微波磁光調(diào)制器14的Bragg衍射效率具有一一對應(yīng)，可通過調(diào)整磁光調(diào)制 器的驅(qū)動電流加以改變。
光開關(guān)模塊包括光開關(guān)矩陣41、路由控制單元42、光標(biāo)簽產(chǎn)生單元43，路由控制 單元42端口 1與光開關(guān)矩陣41相連，路由控制單元42由光功率比較器33得到路由控制 信號以控制光開關(guān)矩陣41對光凈荷的輸出；光標(biāo)簽產(chǎn)生單元43的一輸入端與光開關(guān)矩陣 41的輸出端相連，另一輸入端與路由控制單元42的端口 2相連，以獲得下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由 信息，組成新的光分組。對應(yīng)于上述基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，本發(fā)明還提供基于布拉格衍 射原理的光分組交換方法，其步驟如下(1)在光分組生成模塊1，需要傳送的數(shù)據(jù)通過光強(qiáng)調(diào)制器12加載到光域，而路由 信息則通過微波磁光調(diào)制器14加載到光域，從而形成光分組；本步驟中，從激光器11發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)過光強(qiáng)調(diào)制器12后，會被調(diào)制為載有傳輸 數(shù)據(jù)的信號光。路由信息通過微帶線變換器的驅(qū)動電流輸入微波磁光調(diào)制器14，改變衍射 效率，從而加載到光域，并且產(chǎn)生光分組。(2)在光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊2，M0G_FP濾波器22使光標(biāo)簽和光凈荷分別透射 和反射，實(shí)現(xiàn)光分組的光標(biāo)簽和光凈荷分離；本步驟中，可通過提高的MOG反射率，使MOG-FP濾波器22的透射峰變得很細(xì)，便 于精確地分離光分組。MOG-FP濾波器22的透射峰與光分組中的光標(biāo)簽或光凈荷的波長對 準(zhǔn)，必要時(shí)可通過外加磁場對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，使分離的效果達(dá)到最好。(3)在標(biāo)簽處理模塊3，對光標(biāo)簽和光凈荷進(jìn)行功率比較，得到光功率比值表示的 路由信息，下述的光開關(guān)模塊4中的路由控制單元42根據(jù)該路由信息產(chǎn)生路由控制信號對 光開關(guān)矩陣41進(jìn)行正確的配置，使光凈荷交換到光開關(guān)矩陣41中與路由信息對應(yīng)的輸出 端口，這是由于光開關(guān)矩陣具有多個(gè)輸入、輸出端口，可以把任一輸入端口的光纖信號可控 地連接到任一輸出端口，從而實(shí)現(xiàn)光凈荷的路由選擇；本步驟中，光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換變?yōu)?電信號，然后通過運(yùn)算電路得出其功率比，即路由信息。光開關(guān)模塊4的光開關(guān)矩陣41按 路由信息使光凈荷從正確的端口輸出。(4)在光開關(guān)模塊4，下個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由信息通過光標(biāo)簽產(chǎn)生單元43加載到光域，與 光開關(guān)矩陣41輸出的光凈荷組成新的光分組，然后從光開關(guān)模塊4輸出。循環(huán)重復(fù)上述步驟，就不斷形成新的光分組繼續(xù)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。光分組生成模塊1的激光器11的工作波長λ = 1552. 52nm,高斯碼型的偽隨機(jī)數(shù) 據(jù)速率為lOGb/s。圖3、圖4分別表示激光器11產(chǎn)生的光信號的時(shí)域圖和頻域圖。隨后光 信號經(jīng)微波磁光調(diào)制器14發(fā)生衍射產(chǎn)生光分組，靜磁波的頻率為10GHz，因此衍射光的波長為1552. 44nm。圖5表示經(jīng)微波磁光調(diào)制器14輸出的光分組頻譜圖，其中光標(biāo)簽的載波 強(qiáng)度比光凈荷低5dBm。光分組經(jīng)50km光纖傳輸后，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行光標(biāo)簽處理。MOG-FP濾波器22中心波長為1552. 4nm、帶寬為10GHz。光分組入射到M0G-FP濾 波器22后，光標(biāo)簽將透射過去，光凈荷則反射，分離出的光標(biāo)簽頻域圖如圖6所示，分離出 的光凈荷頻域圖如圖7所示。被反射的光凈荷通過光環(huán)行器21后，被光分束器23分為兩 路，恰當(dāng)設(shè)計(jì)分光比可使其中一路光凈荷信號的衰減與標(biāo)簽經(jīng)過MOG-FP濾波器22的衰減 相 同；該路光凈荷和光標(biāo)簽由光電二極管31、32轉(zhuǎn)化為電信號，通過比較相應(yīng)電流的大小 判決出標(biāo)簽路由信息送入路由控制單元42產(chǎn)生路由控制信號，進(jìn)而控制光開關(guān)矩陣41。另 一路光凈荷經(jīng)過光開關(guān)矩陣41輸出后，與新的光標(biāo)簽組成新的光分組，繼續(xù)傳輸。圖8和 圖4比較表明，該方案并不會對波形產(chǎn)生很大的影響，因此相對與其它標(biāo)簽形式，該方案不 需要引入額外的整形過程。以三個(gè)端口的光開關(guān)矩陣41為例，說明標(biāo)簽處理過程。表1給出了分別設(shè)定三種 微波磁光調(diào)制器14的驅(qū)動電流Itl時(shí)，它們對應(yīng)的衍射效率η、發(fā)送和提取的標(biāo)簽值(仿真 結(jié)果)，以及對應(yīng)的光開關(guān)矩陣41端口編號，其中“標(biāo)簽值”是指由標(biāo)簽處理模塊測量的結(jié) 果，它對應(yīng)于光凈荷與光標(biāo)簽的功率比。 表1驅(qū)動電流與標(biāo)簽值的對應(yīng)關(guān)系I0η發(fā)送的標(biāo)簽值力Hf^ 提取的標(biāo)簽值
4.73mA 11.1%_5.7039_1_5.71058.22mA 33.3%_1.6052_2_1.6108
10.65mA 55.6% _0.6383_3_0.6404本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各 種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，包括光分組生成模塊、光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊、標(biāo)簽處理模塊和光開關(guān)模塊，其特征在于，光分組生成模塊產(chǎn)生的光分組通過光纖后進(jìn)入光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊被分離為兩路光凈荷和一路光標(biāo)簽，光標(biāo)簽和一路光凈荷進(jìn)入標(biāo)簽處理模塊后輸出路由控制信號到光開關(guān)模塊，另一路光凈荷直接進(jìn)入光開關(guān)模塊并根據(jù)路由控制信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，其特征在于，上述 光分組生成模塊包括激光器、光強(qiáng)調(diào)制器、數(shù)據(jù)信息終端和微波磁光調(diào)制器，其中激光器經(jīng) 光強(qiáng)調(diào)制器后，將光引入微波磁光調(diào)制器；數(shù)據(jù)信息終端有兩個(gè)端口，分別與光強(qiáng)調(diào)制器和 微波磁光調(diào)制器相連，輸出要傳送的數(shù)據(jù)以及所對應(yīng)的路由信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，其特征在于，光凈 荷和光標(biāo)簽分離模塊包括光環(huán)行器、磁光光柵-琺珀(MOG-FP)濾波器、光分束器，MOG-FP濾 波器將輸入的光分組一部分透射一部分反射，從而實(shí)現(xiàn)光標(biāo)簽和光凈荷的分離；光環(huán)行器 從其端口接收光分組后將被MOG-FP濾波器反射的光信號由端口至端口輸出到分束器，透 射的光信號直接從其端口輸入到MOG-FP濾波器；光分束器將輸入光分為兩束，其中光分束 器的端口的衰減與經(jīng)過MOG-FP濾波器的衰減相同，端口與光開關(guān)矩陣相連輸出光凈荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，其特征在于，上述 標(biāo)簽處理模塊包括兩個(gè)光電探測器和光電探測器以及光功率比較器，光電探測器和光電探 測器分別將輸入的光標(biāo)簽和光凈荷的光功率轉(zhuǎn)化為電信號，光電探測器和光電探測器的輸 出端與光功率比較器相連；光功率比較器通過運(yùn)算電路計(jì)算出光標(biāo)簽與光凈荷的光功率比 值，此光功率比值即可表示路由信息，光功率比較器的輸出端與路由控制單元相連；光凈荷 由分束器分為兩路，一路進(jìn)入下述的標(biāo)簽處理模塊與光標(biāo)簽進(jìn)行功率比較，提取交換路由 信息并送入路由控制單元產(chǎn)生路由控制信號；另一路通過下述的光開關(guān)矩陣后與由標(biāo)簽產(chǎn) 生模塊新產(chǎn)生的光標(biāo)簽組成新的光分組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，其特征在于，上述 光開關(guān)模塊包括光開關(guān)矩陣、路由控制單元、光標(biāo)簽產(chǎn)生單元，路由控制單元端口與光開關(guān) 矩陣相連，路由控制單元從光功率比較器獲取路由控制信息以控制光開關(guān)矩陣對光凈荷的 輸出；光標(biāo)簽產(chǎn)生單元的一輸入端與光開關(guān)矩陣的輸出端相連，另一輸入端與路由控制單 元的端口相連，以獲得下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由信息，形成新的光分組。
6.基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)，包括步驟(1)在光分組生成模塊，需要傳送的數(shù)據(jù)通過光強(qiáng)調(diào)制器加載到光域，而路由信息則通 過微波磁光調(diào)制器加載到光域，從而形成光分組；(2)在光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊，磁光光柵-琺珀(MOG-FP)濾波器使光標(biāo)簽和光凈荷 分別透射和反射，實(shí)現(xiàn)光分組的光標(biāo)簽和光凈荷分離；(3)在標(biāo)簽處理模塊，對光標(biāo)簽和光凈荷進(jìn)行功率比較，得到光功率比值表示的路由信 息，下述的光開關(guān)模塊中的路由控制單元根據(jù)該路由信息產(chǎn)生路由控制信號，并對光開關(guān) 矩陣進(jìn)行正確的配置，使光凈荷交換到光開關(guān)矩陣中與路由信息對應(yīng)的輸出端口，光開關(guān) 模塊的光開關(guān)矩陣按路由信息使光凈荷從正確的端口輸出；(4)在光開關(guān)模塊，下個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由信息通過光標(biāo)簽產(chǎn)生單元加載到光域，與光開關(guān)矩 陣輸出的光凈荷組成新的光分組，然后從光開關(guān)模塊輸出；循環(huán)重復(fù)上述步驟，就不斷形成新 的光分組繼續(xù)向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于布拉格衍射原理的光分組交換系統(tǒng)和方法。包括光分組生成模塊、光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊、標(biāo)簽處理模塊和光開關(guān)模塊，光分組生成模塊產(chǎn)生的光分組通過光纖后進(jìn)入光凈荷和光標(biāo)簽分離模塊被分離為兩路光凈荷和一路光標(biāo)簽，光標(biāo)簽和一路光凈荷進(jìn)入標(biāo)簽處理模塊后輸出路由控制信號到光開關(guān)模塊，另一路光凈荷直接進(jìn)入光開關(guān)模塊并根據(jù)路由控制信號輸出。本發(fā)明的有益效果是具有很高的傳輸效率的特點(diǎn)。
文檔編號H04Q11/00GK101977336SQ20101055766
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者盧鑫, 武保劍, 邱昆 申請人:電子科技大學(xué)