專利名稱:一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置及存儲方法
技術領域:
本發(fā)明屬于光存儲器技術領域:
,特別涉及一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置及存儲方法。
背景技術:
隨著信息的高速膨脹,電交換通信漸漸不能滿足海量信息的傳輸需求,全光通信已成為通信技術領域:
的發(fā)展趨勢。光交換是全光網(wǎng)的一個關鍵技術,光信息存儲則是實現(xiàn)光交換的基礎。為了實現(xiàn)全光網(wǎng),進行光信息存儲器研制非常必要。
目前,人們已經(jīng)提出如光纖延遲線、基于NOLM的全光緩存器、基于TOAD的全光緩存器、基于M-Z干涉儀的光緩存器等多種實現(xiàn)光信息緩存的緩存器結構,2003年5月14日公告號為CN1417604的中國發(fā)明書公開的一種基于3x3光纖耦合器的雙環(huán)耦合全光緩存器和2008年1月30日公告號為CN101114886的中國發(fā)明專利公開了一種偏振型光緩存器及其調節(jié)方法,均為光緩存器。光緩存器不能實現(xiàn)光信息的多次讀取及擦除等光存儲器的功能。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明提供一種一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置及存儲方法,本發(fā)明實現(xiàn)了一次寫入多次讀取并能擦除的光信息存儲器功能;結構簡單,制造容
易ο
本發(fā)明的技術方案是一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置,包括雙環(huán)耦合全光緩存器,在雙環(huán)耦合全光緩存器的光纖環(huán)中設置偏振控制器件和光增益器件。
所述偏振控制器件置于光纖環(huán)的偏離對稱的位置。
所述偏振控制器件是法拉第磁光效應偏振控制器件,或者是壓電控制型偏振控制器件,或者是半導體光放大器型偏振控制器件。
所述半導體光放大器型偏振控制器件是基于非線性偏振旋轉效應的光驅動,或者是電驅動。
所述光增益器件是稀土摻雜光纖放大器,或者是半導體光放大器。
本發(fā)明一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置的存儲方法
本發(fā)明的光偏振器件采用法拉第慈光效應器件,通過交流電源外加磁場產生法拉第磁致旋光效應,改變信號光的偏振方向。
步驟一,組裝設備
在公開號為CN1417604中國發(fā)明專利的結構基礎上,在環(huán)2的非對稱位置加一個法拉第磁致旋光器件,外加可控交流電源。由于磁致旋光效應響應速率較慢,需加長光纖七 20的長度。
步驟二,輸入信號光
由第一光纖7輸入信號光,經(jīng)過光環(huán)行器8、第二光纖10進入3X3耦合器11,信號光等光強地分配到第四3X3耦合器端口 4、第六3X3耦合器端口 6。
步驟三,調控信號光
由第四光纖14引入控制光,利用半導體光放大器S0A16的交叉相位調制,使I4產生相位移動,與16相位差為η ;同時調節(jié)法拉第磁致旋光效應器件22使I6偏振方向旋轉, 在I6與I4在進入耦合器時偏振方向有夾角θ = π/2。
步驟四,輸出信號光
兩路信號光經(jīng)第七光纖20繞行一周回到第六3X3耦合器端口 6、第四3X3耦合器端口 4端口,進入3 X 3耦合器11,由于偏振方向垂直,兩光不產生干涉。由3 X 3耦合器 11耦合后按照25 50 25的分光比分別進入第一 3X3耦合器端口 1、第二 3X3耦合器端口 2、第三3X3耦合器端口 3。進入第二 3X3耦合器端口 2的光作為輸出信號光,經(jīng)過第二光纖10,進入光環(huán)行器8,最后由第八光纖21輸出。
步驟五,存儲信號光
調節(jié)第一偏振控制器PC9,使由第一 3X3耦合器端口 1、第三3X3耦合器端口 3 回到第六光纖19的剩余信號光偏振方向一致,此時兩光相位差為η,由雙環(huán)耦合全光緩存器的原理知兩信號光將在第六光纖19、3Χ3耦合器11、第七光纖20中循環(huán)傳播。利用半導體光放大器S0A16將信號光放大到原來大小,在雙環(huán)中存儲。
步驟六,擦除信號光
輸入新的信號光前需要將原來緩存于光纖雙環(huán)內的信號光擦除。由第四光纖14 引入控制光,利用半導體光放大器S0A16的交叉相位調制將相向傳播的兩信號光相位差調整為0,信號光經(jīng)過3 X 3耦合器11將全部進入第二 3 X 3耦合器端口 2,經(jīng)過第二光纖10、 光環(huán)行器8、第八光纖21輸出,環(huán)內信號光全部清除。
本發(fā)明一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置的存儲方法還有
本發(fā)明的光偏振器件采用雙環(huán)耦合全光緩存器自帶的非線性元件,如半導體光放大器。利用半導體光放大器的交叉偏振調制效應改變信號光的偏振方向。信號增益器件采用 EDFA。
步驟一,組裝設備
在公開號為CN1417604中國發(fā)明專利的結構基礎上,在環(huán)2的非對稱位置加一個摻餌光纖放大器EDFAM,外加泵浦光。在WDM15處增加一路控制光,從第九光纖23輸入。
步驟二,輸入信號光
由第一光纖7輸入信號光,經(jīng)過光環(huán)行器8、第二光纖10進入3X3耦合器11,信號光等光強地分配到第四3X3耦合器端口 4、第六3X3耦合器端口 6。
步驟三,調控信號光
由第四光纖14引入控制光一,通過半導體光放大器S0A16使I4產生相位移動,與 16相位差為H。調節(jié)第二偏振控制器PC12使兩光偏振方向一致,則兩信號光將在第六光纖19、3Χ3耦合器11、第七光纖20中循環(huán)傳播。當I4第二次經(jīng)過半導體光放大器S0A16 時由第九光纖23引入控制光二,使I4偏振態(tài)改變,另I4和I6進入耦合器時偏振夾角為θ
=31 /2。
步驟四,輸出信號光
兩路信號光經(jīng)第七光纖20繞行一周回到第六3X3耦合器端口 6、第四3X3耦合器端口 4,進入3X3耦合器11,由于偏振方向垂直,兩光不產生干涉。由3X3耦合器11耦合后按照25 50 25的分光比分別進入第一 3X3耦合器端口 1、第二 3X3耦合器端口 2、第三3X3耦合器端口 3。進入第二 3X3耦合器端口 2的光作為輸出信號光,經(jīng)過第二光纖10,進入光環(huán)行器8,最后由第八光纖21輸出。
步驟五,存儲信號光
調節(jié)第一偏振控制器PC9,使由第一 3X3耦合器端口 1、第三3X3耦合器端口 3 端口回到第六光纖19的剩余信號光偏振方向一致,此時兩光相位差為η,由雙環(huán)耦合全光緩存器的原理知兩信號光將在第六光纖19、3X3耦合器11、第七光纖七0中循環(huán)傳播。由第十光纖25輸入泵浦光,利用摻餌光纖放大器EDFAM對環(huán)內光信號進行放大補償,將信號光放大到原來大小,在雙環(huán)中存儲。
步驟六,擦除信號光
輸入新的信號光前需要將原來緩存于光纖雙環(huán)內的信號光擦除。由第四光纖14 引入控制光三,經(jīng)過半導體光放大器S0A16的交叉相位調制將傳播方向相反的兩信號光的相位差調整為0,信號光經(jīng)過3 X 3耦合器11將全部進入第二 3 X 3耦合器端口 2,經(jīng)過第二光纖10、光環(huán)行器8、第八光纖21輸出,環(huán)內信號光全部清除。
本發(fā)明的有益效果是首先,基于光纖,本發(fā)明實現(xiàn)了一次寫入多次讀取并能擦除的光信息存儲器功能;結構簡單,制造容易。其次,偏振控制器件的選擇多種多樣,既可以使用法拉第磁致旋光效應器件,也可以利用壓電控制型偏振控制器件,或者光或電信號驅動的SOA的非線性偏振旋轉效應,在技術上容易實現(xiàn)。法拉第磁致旋光效應器件和壓電控制型偏振控制器件偏振控制速率較慢,可用于存儲傳輸速率較慢的光信息;SOA的交叉偏振效應器件偏振控制速率為ps量級,可用于存儲傳輸速率很快的光信息。不同光偏振控制器件,可以滿足不同的應用要求,可適用于光通信、光信息處理等廣泛領域。另外,光存儲器存儲的是組成光信息的原光脈沖,有利于原光信息的信號識別和信息讀出,有利于光源波長資源的有效利用。
圖1為本發(fā)明實施例一以法拉第磁光效應器件為光偏振器的儲存裝置結構示意圖;
圖2為本發(fā)明實施例二以半導體光放大器SOA為光偏振器的儲存裝置結構示意圖;
圖中1為第一 3X3耦合器端口,2為第二 3X3耦合器端口,3為第三3X3耦合器端口,4為第四3X3耦合器端口,5為第五3X3耦合器端口,6為第六3X3耦合器端口, 7為第一光纖,8為光環(huán)形器,9為第一偏振控制器PC,10為第二光纖,11為3 X 3耦合器11, 12為第二偏振控制器PC,13為第三光纖,14為第四光纖,15為第一波分復用器WDM,16為半導體光放大器S0A,17為第二波分復用器WDM,18為第五光纖,19為第六光纖,20為第七光纖,21為第八光纖,22為法拉第磁致旋光效應器件,23為第九光纖,24為摻餌光纖放大器 EDFA,25為第十光纖,沈為第三波分復用器WDM,27為第四波分復用器WDM,28為第i^一光纖·具體實施方式
為了實現(xiàn)一次輸入多次讀取且可擦除的光信息存儲器功能,本發(fā)明在2003年5月 14日公告號為CN1417604的中國發(fā)明書公開的一種基于3x3光纖耦合器的雙環(huán)耦合全光緩存器和2008年1月30日公告號為CN101114886的中國發(fā)明專利公開了一種偏振型光緩存器及其調節(jié)方法的基礎上,利用光偏振器件使環(huán)內相向傳播的兩信號光在傳播到耦合器時產生偏振夾角η/2,用控制光使兩信號光的相位差為η,環(huán)中相向傳播的兩光在傳播到耦合器時不產生干涉,兩光依照3 X 3耦合器的特殊分光比分別進入3個端口,其中一路作為輸出信號,其他兩路也回到環(huán)內。回到環(huán)內的光用PC調整成偏振方向相同,再經(jīng)過半導體光放大器放大到原信號光大小,在環(huán)中緩存。再次讀取時只需要用輸入控制光使兩信號光到達耦合器時再次產生偏振夾角η /2,則可重復上述輸出過程,不需要重新輸入信號光。引入控制光使兩光相位差為0,調整PC使其偏振方向相同,兩光在傳播至耦合器時產生干涉相長,全部由輸出口輸出,環(huán)內的信號光被擦除。
本發(fā)明所使用的偏振控制器件可以是電控的法拉第磁光效應偏振控制器件和壓電控制型偏振控制器件,或者是光控的半導體放大器型偏振控制器件。偏振控制器件置于光纖環(huán)偏離對稱位置,在不同時間點對相向傳播的兩光進行偏振控制。光纖環(huán)中用于對信號光進行放大補償?shù)墓庠鲆嫫骷窍⊥翐诫s光纖放大器,或者是半導體光放大器。
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明存儲方法的具體實施方式
實施例一
本發(fā)明的光偏振器件采用法拉第慈光效應器件,通過交流電源外加磁場產生法拉第磁致旋光效應,改變信號光的偏振方向。
步驟一,組裝設備
在公開號為CN1417604中國發(fā)明專利的結構基礎上,在環(huán)2的非對稱位置加一個法拉第磁致旋光器件,外加可控交流電源。由于磁致旋光效應響應速率較慢,需加長光纖七 20的長度。
步驟二,輸入信號光
由第一光纖7輸入信號光,經(jīng)過光環(huán)行器8、第二光纖10進入3X3耦合器11,信號光等光強地分配到第四3X3耦合器端口 4、第六3X3耦合器端口 6。
步驟三,調控信號光
由第四光纖14引入控制光,利用半導體光放大器S0A16的交叉相位調制,使I4產生相位移動,與16相位差為η ;同時調節(jié)法拉第磁致旋光效應器件22使I6偏振方向旋轉, 在I6與I4在進入耦合器時偏振方向有夾角θ = π/2。
步驟四,輸出信號光
兩路信號光經(jīng)第七光纖20繞行一周回到第六3X3耦合器端口 6、第四3X3耦合器端口 4端口,進入3 X 3耦合器11,由于偏振方向垂直,兩光不產生干涉。由3 X 3耦合器 11耦合后按照25 50 25的分光比分別進入第一 3X3耦合器端口 1、第二 3X3耦合器端口 2、第三3X3耦合器端口 3。進入第二 3X3耦合器端口 2的光作為輸出信號光,經(jīng)過第二光纖0,進入光環(huán)行器8,最后由第八光纖21輸出。
步驟五,存儲信號光
調節(jié)第一偏振控制器PC9,使由第一 3X3耦合器端口 1、第三3X3耦合器端口 3回到第六光纖19的剩余信號光偏振方向一致,此時兩光相位差為η,由雙環(huán)耦合全光緩存器的原理知兩信號光將在第六光纖19、3X3耦合器11、第七光纖20中循環(huán)傳播。利用半導體光放大器S0A16將信號光放大到原來大小,在雙環(huán)中存儲。
步驟六,擦除信號光
輸入新的信號光前需要將原來緩存于光纖雙環(huán)內的信號光擦除。由第四光纖14 引入控制光,利用半導體光放大器S0A16的交叉相位調制將相向傳播的兩信號光相位差調整為0,信號光經(jīng)過3 X 3耦合器11將全部進入第二 3 X 3耦合器端口 2,經(jīng)過第二光纖10、 光環(huán)行器8、第八光纖21輸出,環(huán)內信號光全部清除。
實施例二
本發(fā)明的光偏振器件采用雙環(huán)耦合全光緩存器自帶的非線性元件,如半導體光放大器。利用半導體光放大器的交叉偏振調制效應改變信號光的偏振方向。信號增益器件采用 EDFA。
步驟一,組裝設備
在公開號為CN1417604中國發(fā)明專利的結構基礎上,在環(huán)2的非對稱位置加一個摻餌光纖放大器EDFAM,外加泵浦光。在WDM15處增加一路控制光,從第九光纖23輸入。
步驟二,輸入信號光
由第一光纖7輸入信號光,經(jīng)過光環(huán)行器8、第二光纖10進入3X3耦合器11,信號光等光強地分配到第四3X3耦合器端口 4、第六3X3耦合器端口 6。
步驟三,調控信號光
由第四光纖14引入控制光一,通過半導體光放大器S0A16使I4產生相位移動,與 16相位差為η。調節(jié)第二偏振控制器PC12使兩光偏振方向一致,則兩信號光將在第六光纖19、3X3耦合器11、第七光纖20中循環(huán)傳播。當I4第二次經(jīng)過半導體光放大器S0A16 時由第九光纖23引入控制光二,使I4偏振態(tài)改變,另I4和I6進入耦合器時偏振夾角為θ
=31 /2。
步驟四,輸出信號光
兩路信號光經(jīng)第七光纖20繞行一周回到第六3X3耦合器端口 6、第四3X3耦合器端口 4,進入3X3耦合器11,由于偏振方向垂直,兩光不產生干涉。由3X3耦合器11耦合后按照25 50 25的分光比分別進入第一 3X3耦合器端口 1、第二 3X3耦合器端口 2、第三3X3耦合器端口 3。進入第二 3X3耦合器端口 2的光作為輸出信號光,經(jīng)過第二光纖10,進入光環(huán)行器8,最后由第八光纖21輸出。
步驟五,存儲信號光
調節(jié)第一偏振控制器PC9,使由第一 3X3耦合器端口 1、第三3X3耦合器端口 3 端口回到第六光纖19的剩余信號光偏振方向一致,此時兩光相位差為η,由雙環(huán)耦合全光緩存器的原理知兩信號光將在第六光纖19、3Χ3耦合器11、第七光纖七0中循環(huán)傳播。由第十光纖25輸入泵浦光,利用摻餌光纖放大器EDFAM對環(huán)內光信號進行放大補償,將信號光放大到原來大小,在雙環(huán)中存儲。
步驟六,擦除信號光
輸入新的信號光前需要將原來緩存于光纖雙環(huán)內的信號光擦除。由第四光纖14 引入控制光三,經(jīng)過半導體光放大器S0A16的交叉相位調制將傳播方向相反的兩信號光的相位差調整為0,信號光經(jīng)過3 X 3耦合器11將全部進入第二 3 X 3耦合器端口 2,經(jīng)過第二光纖10、光環(huán)行器8、第八光纖21輸出,環(huán)內信號光全部清除。
權利要求
1.一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置,包括雙環(huán)耦合全光緩存器,其特征在于在雙環(huán)耦合全光緩存器的光纖環(huán)中設置偏振控制器件和光增益器件。
2.根據(jù)權利要求
1所述一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置,其特征在于偏振控制器件置于光纖環(huán)的偏離對稱的位置。
3.根據(jù)權利要求
1所述一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置,其特征在于偏振控制器件是法拉第磁光效應偏振控制器件,或者是壓電控制型偏振控制器件,或者是半導體光放大器型偏振控制器件。
4.根據(jù)權利要求
3所述一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置,其特征在于半導體光放大器型偏振控制器件是基于非線性偏振旋轉效應的光驅動,或者是電驅動。
5.根據(jù)權利要求
1所述一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置,其特征在于光增益器件是稀土摻雜光纖放大器,或者是半導體光放大器。
6.根據(jù)根據(jù)權利要求
1所述一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置的存儲方法,其特征在于所述光偏振器件采用法拉第慈光效應器件,通過交流電源外加磁場產生法拉第磁致旋光效應,改變信號光的偏振方向;其存儲方法為步驟一,組裝設備在環(huán)2的非對稱位置加一個法拉第磁致旋光器件(22),外加可控交流電源,加長第七光纖00)的長度;步驟二,輸入信號光由第一光纖(7)輸入信號光,經(jīng)過光環(huán)行器(8)、第二光纖(10)進入3X3耦合器(11), 信號光等光強地分配到第四3X3耦合器端口 G)、第六3X3耦合器端口(6);步驟三,調控信號光由第四光纖(14)引入控制光,利用半導體光放大器S0A(16)的交叉相位調制,使14產生相位移動,與16相位差為η ;同時調節(jié)法拉第磁致旋光效應器件0 使I6偏振方向旋轉,在I6與I4在進入耦合器時偏振方向有夾角θ = π/2;步驟四,輸出信號光兩路信號光經(jīng)第七光纖OO)繞行一周回到第六3X3耦合器端口(6)、第四3X3耦合器端口 ,進入3 X 3耦合器(11),由于偏振方向垂直,兩光不產生干涉;由3 X 3耦合器 (11)耦合后按照25 50 25的分光比分別進入第一 3X3耦合器端口(1)、第二 3X3耦合器端口 O)、第三3X3耦合器端口(3);進入第二 3X3耦合器端口(2)的光作為輸出信號光,經(jīng)過第二光纖(10),進入光環(huán)行器(8),最后由第八光纖輸出;步驟五,存儲信號光調節(jié)第一偏振控制器PC(9),使由第一 3X3耦合器端口(1)、第三3X3耦合器端口(3) 回到第六光纖(19)的剩余信號光偏振方向一致,此時兩光相位差為η,由雙環(huán)耦合全光緩存器的原理知兩信號光將在第六光纖(19)、3X3耦合器(11)、第七光纖OO)中循環(huán)傳播; 利用半導體光放大器S0A(16)將信號光放大到原來大小,在雙環(huán)中存儲;步驟六,擦除信號光輸入新的信號光前需要將原來緩存于光纖雙環(huán)內的信號光擦除;由第四光纖(14)引入控制光,利用半導體光放大器S0A(16)的交叉相位調制將相向傳播的兩信號光相位差調整為0,信號光經(jīng)過3X3耦合器(11)將全部進入第二 3X3耦合器端口 0),經(jīng)過第二光纖(10)、光環(huán)行器(8)、第八光纖輸出,環(huán)內信號光全部清除。
7.根據(jù)根據(jù)權利要求
1所述一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置的存儲方法,其特征在于所述光偏振器件采用雙環(huán)耦合全光緩存器自帶的非線性元件半導體光放大器,利用半導體光放大器的交叉偏振調制效應改變信號光的偏振方向,信號增益器件采用EDFA,其存儲方法步驟一,組裝設備在環(huán)2的非對稱位置加一個摻餌光纖放大器EDFA04),外加泵浦光;在第一 WDM(15) 處增加一路控制光,從第九光纖輸入;步驟二,輸入信號光由第一光纖(7)輸入信號光,經(jīng)過光環(huán)行器(8)、第二光纖(10)進入3X3耦合器(11), 信號光等光強地分配到第四3X3耦合器端口 G)、第六3X3耦合器端口(6);步驟三,調控信號光由第四光纖(14)引入控制光一,通過半導體光放大器S0A(16)使I4產生相位移動,與 16相位差為η。調節(jié)第二偏振控制器PC(U)使兩光偏振方向一致,則兩信號光將在第六光纖(19)、3X3耦合器(11)、第七光纖OO)中循環(huán)傳播;當I4第二次經(jīng)過半導體光放大器 SOA(16)時由第九光纖引入控制光二,使I4偏振態(tài)改變,另I4和I6進入耦合器時偏振夾角為θ = π/2 ;步驟四,輸出信號光兩路信號光經(jīng)第七光纖OO)繞行一周回到第六3X3耦合器端口(6)、第四3X3耦合器端口 ,進入3 X 3耦合器(11),由于偏振方向垂直,兩光不產生干涉;由3 X 3耦合器(11)耦合后按照25 50 25的分光比分別進入第一 3X3耦合器端口(1)、第二 3X3耦合器端口 O)、第三3X3耦合器端口(3);進入第二 3X3耦合器端口(2)的光作為輸出信號光,經(jīng)過第二光纖(10),進入光環(huán)行器(8),最后由第八光纖輸出;步驟五,存儲信號光調節(jié)第一偏振控制器PC(9),使由第一 3X3耦合器端口(1)、第三3X3耦合器端口(3) 回到第六光纖(19)的剩余信號光偏振方向一致,此時兩光相位差為η,由雙環(huán)耦合全光緩存器的原理知兩信號光將在第六光纖(19)、3X3耦合器(11)、第七光纖OO)中循環(huán)傳播; 由第十光纖0 輸入泵浦光,利用摻餌光纖放大器EDFA04)對環(huán)內光信號進行放大補償, 將信號光放大到原來大小,在雙環(huán)中存儲;步驟六,擦除信號光輸入新的信號光前需要將原來緩存于光纖雙環(huán)內的信號光擦除;由第四光纖(14)引入控制光三,經(jīng)過半導體光放大器S0A(16)的交叉相位調制將傳播方向相反的兩信號光的相位差調整為0,信號光經(jīng)過3X3耦合器(11)將全部進入第二 3X3耦合器端口 O),經(jīng)過第二光纖(10)、光環(huán)行器(8)、第八光纖輸出,環(huán)內信號光全部清除。
專利摘要
本發(fā)明公開一種光纖雙環(huán)可擦除光信息存儲裝置及存儲方法,特征是在雙環(huán)耦合全光緩存器的光纖環(huán)中加入偏振控制器件和光增益器件,偏振控制器件使環(huán)內相向傳播的兩信號光的偏振方向在傳播到耦合器處產生0或π/2的夾角,相位差控制器件使這兩信號光產生0或者π的相位差,光增益器件對通過耦合器重新進入雙環(huán)的信號光進行功率補償。本發(fā)明可以實現(xiàn)緩存器一次寫入,多次讀取及擦除的功能,結構簡單,制造容易,是緩存器向存儲器改進的新思路。
文檔編號G02B6/27GKCN102411985SQ201110269887
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月13日
發(fā)明者馮震, 毛雅亞, 盛新志, 鄭臨夏, 陳曉涌 申請人:北京交通大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan