摘要：提出了一種基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的交叉增益調(diào)制(XGM)效應(yīng)構(gòu)成異或(XOR)光邏輯門實(shí)現(xiàn)光標(biāo)記交換的方法，并將該方法應(yīng)用于載荷采用DPSK調(diào)制／光標(biāo)記采用ASK調(diào)制的正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)中，以此來(lái)驗(yàn)證其可行性。通過(guò)仿真，在載荷信息速率為10Gbit／s，標(biāo)記信息速率為2．5Gbit／s的非歸零碼DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記交換。
關(guān)鍵詞：光標(biāo)記交換；正交調(diào)制；光邏輯門；半導(dǎo)體光放大器

0 引言
    光標(biāo)記交換(OLS)是指通過(guò)提取和更換光標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)用戶信息的路由選擇與交換。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)OLS技術(shù)提出了許多新穎的方案，比如副載波光標(biāo)記、時(shí)分復(fù)用光標(biāo)記、多波長(zhǎng)光標(biāo)記、光碼標(biāo)記、正交調(diào)制光標(biāo)記等。目前，光標(biāo)記交換技術(shù)已經(jīng)成為光交換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
    通常都是以光調(diào)制的方式產(chǎn)生光標(biāo)記，以光或電的方法來(lái)處理光標(biāo)記。關(guān)于標(biāo)記處理，就目前所提出的方法來(lái)看，一種是利用法布里一珀羅濾波器(F-P Filter)、非線性光學(xué)環(huán)鏡(NOLM)光濾波器、太赫茲光非對(duì)稱解復(fù)用器(TOAD)和超高速非線性干涉儀(UNI)等先進(jìn)行標(biāo)記擦除，新的標(biāo)記信息的插入通常是利用LiNbO3外調(diào)制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一種則是利用SOA或光邏輯門器件實(shí)現(xiàn)標(biāo)記擦除和再生。
    本文將利用SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成的XOR光邏輯門應(yīng)用于光標(biāo)記交換，通過(guò)仿真，在載荷信息速率為10Gbit／s，標(biāo)記信息速率為2．5Gbit／s的非歸零碼DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記交換。

1 工作原理
1．1 基于SOA的XGM實(shí)現(xiàn)XOR邏輯門的原理
    基于SOA的XGM實(shí)現(xiàn)XOR門的結(jié)構(gòu)如圖1所示，用信號(hào)A作為探測(cè)光，信號(hào)B作為泵浦光，B的功率遠(yuǎn)大于A的功率，當(dāng)A和B信號(hào)都為“1”時(shí)，對(duì)于SOA-1來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛叶擞袕?qiáng)泵浦光B入射，B將競(jìng)爭(zhēng)到SOA-1中絕大部分的載流子，信號(hào)A則被飽和吸收，所以SOA-1右端可以視為輸出為“0”；只有當(dāng)右端無(wú)輸入時(shí)，A才能夠被SOA1放大，輸出為“1”。亦即，SOA-1實(shí)現(xiàn)了邏輯運(yùn)算。同理，SOA-2實(shí)現(xiàn)了邏輯運(yùn)算。然后將這兩路輸出信號(hào)耦合，就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)A和信號(hào)B之間的XOR運(yùn)算，即。

1．2 基于XOR實(shí)現(xiàn)光標(biāo)記交換的原理
    假設(shè)輸入信號(hào)的光標(biāo)記脈沖序列為01001，需要交換的光標(biāo)記設(shè)為第1、第4和第5位，控制進(jìn)入XOR光邏輯門探測(cè)光的序列，經(jīng)過(guò)XOR邏輯運(yùn)算，就能實(shí)現(xiàn)所需要的標(biāo)記交換，最后輸出結(jié)果為11010， 同時(shí)在這個(gè)過(guò)程中也完成了舊標(biāo)記信息的擦除。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)
    DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由DPSK／ASK調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生、XOR光邏輯門進(jìn)行標(biāo)記交換、DPSK／ASK調(diào)制信號(hào)的接收解調(diào)三部分組成。在發(fā)送端，由分布式反饋激光器產(chǎn)生連續(xù)波，其波長(zhǎng)設(shè)置為1550nm，對(duì)光載波利用馬赫-增德?tīng)栒{(diào)制器進(jìn)行差分相位調(diào)制，產(chǎn)生速率為10Gbit／s的載荷信息，再將此載波利用馬赫-增德?tīng)栒{(diào)制器進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，產(chǎn)生速率為2．5Gbit／s的標(biāo)記信息，標(biāo)記信息的脈沖序列設(shè)置為01001。在標(biāo)記交換部分，利用XOR光邏輯門來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)記交換，進(jìn)入XOR光邏輯門的控制信息的脈沖序列設(shè)置為10011經(jīng)過(guò)標(biāo)記交換后形成新的光包經(jīng)過(guò)80km單模光纖(SMF)傳輸和16km色散補(bǔ)償光纖(DCF)的傳輸。在系統(tǒng)接收端，使用前置的摻餌光纖放大器(EDFA)進(jìn)行信號(hào)放大，隨后正交調(diào)制的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)一個(gè)窄帶的光學(xué)濾波器，然后通過(guò)耦合器進(jìn)行分離，其中一路信號(hào)直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來(lái)提取標(biāo)記信號(hào)，另一路進(jìn)入1bit的延遲干涉儀進(jìn)行光域解調(diào)，經(jīng)過(guò)相干解調(diào)，光相位信號(hào)被轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)度信號(hào)，得到的兩路信號(hào)分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波，并進(jìn)行差值運(yùn)算，最后得到載荷信息。

    在未經(jīng)過(guò)XOR光邏輯門進(jìn)行標(biāo)記交換前，原來(lái)的ASK標(biāo)記信息的時(shí)域波形如圖4(a)所示，在進(jìn)行光標(biāo)記交換后新的標(biāo)記信息的時(shí)域波形如圖4(b)所示。由圖可知，DPSK／ASK信號(hào)在經(jīng)過(guò)基于SOA的XGM效應(yīng)生成的XOR光邏輯門時(shí)，DPSK載荷信息并不會(huì)被改變，而通過(guò)XOR邏輯運(yùn)算，舊的ASK標(biāo)記信息則被擦除，同時(shí)生成新的ASK標(biāo)記信息。由圖4(b)可知輸出結(jié)果為11010，與理論值相符。

3 結(jié)束語(yǔ)
    本文利用SOA的XGM效應(yīng)構(gòu)成了XOR光邏輯門，并將其應(yīng)用于DPSK／ASK正交調(diào)制光標(biāo)記交換系統(tǒng)來(lái)完成標(biāo)記交換，使用Optisystem7．0進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，通過(guò)XOR光邏輯門成功實(shí)現(xiàn)了2．5Gbit／s的ASK標(biāo)記信息的全光域的標(biāo)記交換。
    這種基于SOA構(gòu)成XOR邏輯門實(shí)現(xiàn)光標(biāo)記的方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、標(biāo)記交換速率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)此方案也利用了正交調(diào)制頻譜利用率高；標(biāo)記信息與載荷信息分離簡(jiǎn)單；DPSK載荷信息具有較強(qiáng)的抗非線性能力等優(yōu)點(diǎn)。但此方案是在特定的光標(biāo)記交換系統(tǒng)中完成的，且ASK標(biāo)記信息易受到SOA中載流子恢復(fù)時(shí)間和其他非線性效應(yīng)等因素的影響，對(duì)于光標(biāo)記交換技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展有一定的參考價(jià)值。