[发明专利]基于环形谐振腔可调延迟的全光缓存器

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，适用于对高速光信号的存储、控制和处理，特别涉及一种基于环形谐振腔可调延迟的全光缓存器。

背景技术

信息网由传输和交换组成，目前传输部分已经完成了由电到光的革命，但是与超大容量光传输明显不匹配的是，信息的处理仍采用电子器件，受限于光电转换和电子器件的数据处理速度，很容易造成信息网络的拥塞。为了有效提高全光网络节点的吞吐量，避免不同用户间的网络竞争，迫切需要一种能对光信号进行有效延迟或缓存的光缓存器件。

光信号的传输时间为：                                                ，其中是光路的长度，是群速度，因此光缓存器的设计主要有两种思路：（1）延长传输路径的长度；（2）减慢光的速度。基于延长光传输路径的全光缓存器最常采用的是一种“交换延迟线”结构，它是由一系列2×2光开关和多段延迟光纤组成，通过接通不同的光开关，可按需要对光信号进行不同的延迟，但由于没有控制功能，信号的延迟只能通过光开关预先设定，使得这种类型光缓存器的应用范围受到极大限制。目前的改进方案主要是设计光纤反馈环路，如基于3×3耦合器的双环耦合型全光缓存器[吴重庆、付松年、董晖，“双环耦合全光缓存器”，国家发明专利02153429.2]和基于光开关矩阵的光缓存器[迟楠、张俊文，“基于N×N光开关矩阵的可调谐多环路多进制光缓存器”国家发明专利，200910055840.7]。

对于减慢光速，最有效的方法是基于量子相干效应的电磁诱导透明（EIT）技术，但由于需要在超低温（接近绝对零度）下进行，实验系统过于复杂、成本昂贵。另外，还有利用高色散二维波导光子晶体来减慢光速的方法，如[陆培祥、杨振宇、陈伟等，“一种基于光子晶体光纤的全光缓存器”，国家发明专利，200810047325.X]，但是光子晶体与通信用单模光纤连接困难，有较高的插入损耗和偏振依赖性。此外，最近还有人提出利用宽带受激布里渊散射、受激拉曼放大或非线性布拉格光栅等来实现光速减慢的方案，但这些方案目前仍处于理论分析阶段，远未达到可实用化的程度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有光缓存器在性能、成本和应用上暴露的不足，提出一种基于环形谐振腔可调延迟的全光缓存器，实现对光信号延迟缓存的灵活调节。

本发明的技术方案： 

本发明提出一种基于环形谐振腔可调延迟的全光缓存器，包括：待缓存光信号、第零2×2光耦合器、第一一至第N一2×2光耦合器、第一二至第N二2×2光耦合器、第一至第N光相位调制器、第一至第N单模光纤、第一、第二光隔离器、比特发生器、光示波器。

所述各器件的连接如下： 

所述的待缓存信号与第零2×2光耦合器的第一端口相连，第零2×2光耦合器的第三端口经第一光隔离器与第一环形谐振腔缓存单元的输入端口相连，构成光信号的输入部分；

光示波器与第零2×2光耦合器的第二端口相连，第零2×2光耦合器的第四端口经第二光隔离器与第N环形谐振腔缓存单元的输出端口相连，构成光信号的输出部分；

第一环形谐振腔缓存单元的输出端口与第二环形谐振腔缓存单元的输入端口相连，第二环形谐振腔缓存单元的输出端口与第三环形谐振腔缓存单元的输入端口相连，……, 第N-1环形谐振腔缓存单元的输出端口与第N环形谐振腔缓存单元的输入端口相连，构成光信号的缓存部分；

比特发生器的第一至第N输出端口分别与第一至第N光相位调制器的调制端口相连，构成光信号的延迟调控部分；

第一环形谐振腔缓存单元由第一一、第一二2×2光耦合器、第一光相位调制器，第一单模光纤器件组成，其器件的连接：第一一2×2光耦合器的第一端口为第一环形谐振腔缓存单元的输入端口，第一二2×2光耦合器的第一端口为第一环形谐振腔缓存单元的输出端口。第一一2×2光耦合器的第二端口经第一单模光纤与第一二2×2光耦合器的第二端口相连，第三端口与第一光相位调制器的光输入端口相连，第一光相位调制器的光输出端口与第一二2×2光耦合器的第三端口相连，第四端口与第一二2×2光耦合器的第四端口相连；