技術領域

本發明涉及一種光纖通信中的全光加速開關元件，尤其涉及一種可集成的高速全光加速開關元件。?

背景技術

在高速光纖通信系統中，半導體光放大器（SOA）是一個關鍵的非線性光學器件,它具有小尺寸、可靠易集成等優點,廣泛應用于高速全光信號處理中。比如SOA可以作為光開關,完成包括波長轉換、全光邏輯電路、光信號再生等功能。基于SOA的這類光電子功能器件，可以避免反復的光-電-光轉換，可望在光域直接對高速光信號進行處理，以減少系統中高速電子器件的成本和能量消耗，同時克服了相應的系統“電子瓶頸”，可以使光通信系統更高速、更綠色環保。?

然而，由于受SOA固有的恢復時間（約100ps）影響,限制了基于SOA全光器件的工作速率,單個的SOA光開關更難以工作在更高的速率（>10Gbit/s）。為了讓全光加速開關工作在更高速的系統中，目前的主要解決方法主要包括以下幾種：?

采用量子點結構SOA，量子點結構SOA可以使SOA的增益恢復時間縮短，進而達到加速的作用；采用外差式交叉相位調制(differential?XPM),比如采用馬赫曾德干涉儀（SOA-MZI）來實現光邏輯門，利用推-挽式（push-pull）結構，補償單個SOA非線性相位差的長拖尾，從而可以使光開關工作在更高速的系統中；增大偏置電流也可以加快SOA的增益恢復時間，但這種加速對速率提升不很明顯，而且當偏置電流加大到一定程度之后，這種方法就沒有更大的應用潛力了；?

經對現有文獻檢索發現，在更高速率的基于SOA全光加速開關方面，現有兩種工作方案。第一種是采用非常窄帶、失調光帶通濾波器，加在SOA之后。如文獻[Y.Liu?et?al,“Error-free?all-optical?wavelength?conversion?at160Gb/s?using?a?semiconductor?optical?amplifier?and?an?optical?bandpass?filter”Lightwave?Technology,Vol.24,No.1,pp.230-236,2006]和[Y.Liu?et?al,“Error-free320-Gb/s?all-optical?wavelength?conversion?using?a?single?semiconductor?optical?amplifier”Lightwave?Technology,Vol.25,No.1,pp.103-108,2006]兩篇論文中提出一種運用窄帶帶通濾波器選擇輸出信號的某一個邊帶，從而實現了160Gb/s和320Gb/s?的波長轉換。在單個SOA光開關器的后面，連接一個窄帶帶通濾波器，把這個濾波器的通帶調諧到探測光的某一個邊帶，從而達到加快SOA恢復時間的目的。該方案可以顯著地加快光開關的工作速率，并且易于光集成，可以獲得穩定可靠的輸出。然而，由于光載波被抑制了，輸出信號的信噪比（OSNR）將會降低。?