CN101715152B - 光分组的提取方法和提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光分组的提取装置和方法，涉及光通信网技术领域，为解决现有技术中分离光分组的方案比较复杂的问题而发明。所述装置包括：半导体光放大器、第一光耦合器、第二光耦合器以及光时延线；所述半导体光放大器的输入为由光脉冲序列构成的光分组；所述半导体光放大器的输出端连接所述第一光耦合器的输入端；所述第一光耦合器的第一输出端通过所述光时延线连接所述第二光耦合器的第一输入端；所述第一光耦合器的第二输出端连接所述第二光耦合器的第二输入端；所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组。本方案结构简单，实现容易。

Description

光分组的提取方法和提取装置

技术领域

本发明涉及光通信网技术领域，特别是指一种光分组的提取方法和提取装置。

背景技术

在光交换网络(如光分组网或光标签交换网)的节点处，要对光信头或光标签进行辨识、提取、校验、更新等一系列功能，首先需要提取时钟脉冲或者提取光信头或光标签。以提取光信头或光标签为例，其中，光信头或光标签的辨识与提取是光交换网络节点对光分组或光信号帧进行相应处理的前导过程与重要依据。

在宽带大容量通信情况下，光交换网络节点的基本功能单元的动作时间一般应该在纳秒级，并要求光交换节点在几百纳秒内完成对光分组或光信号帧的各个处理过程。限于电子瓶颈，传统的电子器件或系统很难实现几十吉比特速率以上的高速信号处理功能，因而高速光交换网络需要增强光域的智能化，通过超高速光信号处理技术实现光信头和光标签的辨识、提取等功能。

目前已有若干种提取光分组的方案，例如光信头或光标签提取方案被提出，采用太赫兹非对称光解复用器(TOAD)、非线性光环路镜(NOLM)、超高速非线性干涉仪(UNI)等。这些方案大都采用基于光纤的器件或者空间光学信号处理器件，控制方案复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的光分组的提取方法和提取装置。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种光分组的提取装置，包括：半导体光放大器、第一光耦合器、第二光耦合器以及光时延线；

所述半导体光放大器的输入为由光脉冲序列构成的光分组；

所述半导体光放大器的输出端连接所述第一光耦合器的输入端；

所述第一光耦合器的第一输出端通过所述光时延线连接所述第二光耦合器的第一输入端；

所述第一光耦合器的第二输出端连接所述第二光耦合器的第二输入端；

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组。

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光标签光脉冲序列；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列包括：光标签光脉冲序列和净荷光脉冲序列；

所述光标签光脉冲序列的间隔大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；所述净荷光脉冲序列的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述半导体光放大器的增益恢复时间是所述净荷光脉冲序列的间隔的至少3倍；

所述光标签的调制速率小于所述净荷的调制速率；

所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述净荷光脉冲序列的第一个比特是1；所述光标签光脉冲序列的第一个比特和最后一个比特都是1；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；所述光时延线的时延量小于所述光分组的光脉冲的宽度。

所述光时延线控制所述第一光耦合器的第一输出端输出的第一光脉冲序列的光标签光脉冲序列与第一光耦合器的第二输出端输出的第二光脉冲序列的光标签光脉冲序列在所述第二光耦合器中干涉时的相位差，所述相位差为π的奇数倍。

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光分组的第一个光脉冲；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列的第一个比特是1；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；

所述半导体光放大器的增益恢复时间大于所述光分组的光脉冲间隔；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的第一光脉冲序列的第一个光脉冲和第二输入端输入的第二光脉冲序列的第一个光脉冲在所述第二光耦合器的干涉相位差，所述相位差为π的奇数倍；所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的光脉冲序列和第二输入端输入的光脉冲序列到达所述第二光耦合器的时间差，所述时间差小于所述光分组的光脉冲宽度。

另一方面，提供一种光分组的提取方法，包括：

由光脉冲序列构成的光分组输入半导体光放大器；

所述光分组经过所述半导体光放大器的增益，生成增益后的光分组；

增益后的光分组通过第一光耦合器，分成第一增益光分组和第二增益光分组；

所述第二增益光分组信号与经过延时后的第一增益光分组分别输入第二光耦合器；

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组。

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组的步骤具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光标签光脉冲序列；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列包括：光标签光脉冲序列和净荷光脉冲序列；

所述光标签光脉冲序列的间隔大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；所述净荷光脉冲序列的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述半导体光放大器的增益恢复时间是所述净荷光脉冲序列的间隔的至少3倍；

所述光标签的调制速率小于所述净荷的调制速率；

所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述净荷光脉冲序列的第一个比特是1；所述光标签光脉冲序列的第一个比特和最后一个比特都是1；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；所述光时延线的时延量小于所述光分组的光脉冲的宽度。

所述光时延线控制所述第一光耦合器的第一输出端输出的第一光脉冲序列的光标签光脉冲序列与第一光耦合器的第二输出端输出的第二光脉冲序列的光标签光脉冲序列在所述第二光耦合器中干涉时的相位差，所述相位差为π的奇数倍。

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组的步骤具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光分组的第一个光脉冲；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列的第一个比特是1；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；

所述半导体光放大器的增益恢复时间大于所述光分组的光脉冲间隔；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的第一光脉冲序列的第一个光脉冲和第二输入端输入的第二光脉冲序列的第一个光脉冲在所述第二光耦合器的干涉相位差，所述相位差为π的奇数倍；所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的光脉冲序列和第二输入端输入的光脉冲序列到达所述第二光耦合器的时间差，所述时间差小于所述光分组的光脉冲宽度。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，光分组的提取装置包括：半导体光放大器、第一光耦合器、第二光耦合器以及光时延线；所述半导体光放大器的输入为由光脉冲序列构成的光分组；所述半导体光放大器的输出端连接所述第一光耦合器的输入端；所述第一光耦合器的第一输出端通过所述光时延线连接所述第二光耦合器的第一输入端；所述第一光耦合器的第二输出端连接所述第二光耦合器的第二输入端；所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组。本方案结构简单，实现起来比较容易。

附图说明

图1为本发明所述的光分组的提取装置的结构示意图；

图2为本发明所述的光分组的提取方法的流程示意图；

图3为光分组的提取装置的应用场景的光信头或光标签的提取装置的框图；

图4为图3所示方法的第一应用场景的提取的脉冲示意图，其中(a)为输入的光分组，(b)为提取出的信头或标签；

图5为本发明所述的光分组的提取方法的第二应用场景的输入的光分组的脉冲示意图；该应用场景中提取光分组的第一个光脉冲作为时钟光脉冲；

图6为图5所述应用场景中，提取出的光分组的第一个光脉冲的脉冲示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中光信头或光标签提取方案比较复杂的的问题，提供一种光分组的提取装置和方法。

如图1所示，为本发明所述的一种光分组的提取装置10，包括：半导体光放大器20、第一光耦合器30、第二光耦合器40以及光时延线50；

所述半导体光放大器20的输入为由光脉冲序列构成的光分组；

所述半导体光放大器20的输出端连接所述第一光耦合器的输入端；第一光耦合器30的输入端可以为第一光耦合器30的第一输入端，也可以为第一光耦合器30的第二输入端；

所述第一光耦合器的第一输出端通过所述光时延线连接所述第二光耦合器的第一输入端；

所述第一光耦合器的第二输出端连接所述第二光耦合器的第二输入端；

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组。

以下描述本发明所述光分组的提取装置的一个实施例。当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光标签光脉冲序列；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列包括：光标签光脉冲序列和净荷光脉冲序列；也就是说，光分组由光脉冲序列组成，一部分光脉冲序列表示光标签，另一部分光脉冲序列是净荷。光脉冲序列包括至少一个光脉冲。

所述光标签光脉冲序列的间隔大于所述半导体光放大器20的增益恢复时间；所述净荷光脉冲序列的间隔小于所述半导体光放大器20的增益恢复时间；

所述半导体光放大器20的增益恢复时间是所述净荷光脉冲序列的间隔的至少3倍；

所述光标签的调制速率小于所述净荷的调制速率；

所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的间隔小于所述半导体光放大器20的增益恢复时间；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述净荷光脉冲序列的第一个比特是1；所述光标签光脉冲序列的第一个比特和最后一个比特都是1；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；f为10的-15次方，J为焦耳。

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；所述光时延线的时延量小于所述光分组的光脉冲的宽度。

所述光时延线控制所述第一光耦合器的第一输出端输出的第一光脉冲序列的光标签光脉冲序列与第一光耦合器的第二输出端输出的第二光脉冲序列的光标签光脉冲序列在所述第二光耦合器中干涉时的相位差，所述相位差为π的奇数倍。

所述光分组之间的保护时间为光分组的外部间隔时间。所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的脉冲间隔为光分组的内部间隔时间。

以下描述本发明所述光分组的提取装置的另一实施例。当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光分组的第一个光脉冲；所述第一个光脉冲可以作为时钟光脉冲；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列的第一个比特是1；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，p是10的-12次方，s为秒，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；f为10的-15次方，J为焦耳。

所述半导体光放大器的增益恢复时间大于所述光分组的光脉冲间隔；

所述光分组之间的保护时间大于半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的第一光脉冲序列的第一个光脉冲和第二输入端输入的第二光脉冲序列的第一个光脉冲在所述第二光耦合器的干涉相位差，所述相位差为π的奇数倍；所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的光脉冲序列和第二输入端输入的光脉冲序列到达所述第二光耦合器的时间差，所述时间差小于所述光分组的光脉冲宽度。

上述方案中，结构简单，实现起来比较容易。

如图2所示，为本发明所述的光分组的提取方法，包括：

步骤21，由光脉冲序列构成的光分组输入半导体光放大器；步骤22，所述光分组经过所述半导体光放大器的增益，生成增益后的光分组；

步骤23，增益后的光分组通过第一光耦合器，分成第一增益光分组和第二增益光分组；

步骤24，所述第二增益光分组信号与经过延时后的第一增益光分组分别输入第二光耦合器；

步骤25，所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组。

以下描述本发明所述的光分组的提取方法的一实施例。所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组的步骤具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光标签光脉冲序列；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列包括：光标签光脉冲序列和净荷光脉冲序列；

所述光标签光脉冲序列的间隔大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；所述净荷光脉冲序列的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述半导体光放大器的增益恢复时间是所述净荷光脉冲序列的间隔的至少3倍；

所述光标签的调制速率小于所述净荷的调制速率；

所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述净荷光脉冲序列的第一个比特是1；所述光标签光脉冲序列的第一个比特和最后一个比特都是1；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；所述光时延线的时延量小于所述光分组的光脉冲的宽度。

所述光时延线控制所述第一光耦合器的第一输出端输出的第一光脉冲序列的光标签光脉冲序列与第一光耦合器的第二输出端输出的第二光脉冲序列的光标签光脉冲序列在所述第二光耦合器中干涉时的相位差，所述相位差为π的奇数倍。

以下描述本发明所述的光分组的提取方法的另一实施例。所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组的步骤具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光分组的第一个光脉冲；所述第一个光脉冲可以作为时钟光脉冲；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列的第一个比特是1；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ；

所述半导体光放大器的增益恢复时间大于所述光分组的光脉冲间隔；

所述光分组之间的保护时间大于半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的第一光脉冲序列的第一个光脉冲和第二输入端输入的第二光脉冲序列的第一个光脉冲在所述第二光耦合器的干涉相位差，所述相位差为π的奇数倍；所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的光脉冲序列和第二输入端输入的光脉冲序列到达所述第二光耦合器的时间差，所述时间差小于所述光分组的光脉冲宽度。

上述方案中，各器件之间连接结构简单，实现起来比较容易。

以下描述本发明的一应用场景。本应用场景为一种高速光分组网络信头或光标签的辨识与提取方法，为光分组网或光标签交换网节点的信号处理提供依据。采用半导体光放大器与延迟干涉仪相级联的结构(所述的结构称为SOA-DI)，利用半导体光放大器的自相位调制效应实现脉冲的强度和间隔的鉴别功能，利用延迟干涉仪的干涉特性实现选择功能，完成频谱过滤和脉冲整形功能。光分组由一系列足够强度的高速光脉冲序列构成。信头或标签的光脉冲序列间隔大于半导体光放大器的增益恢复时间，净荷的光脉冲序列间隔小于半导体光放大器的增益恢复时间。

各个光分组首先进入半导体光放大器，信头或标签因脉冲间隔较大而使半导体光放大器有足够的时间恢复到较高的增益水平，所以信头或标签中的每一个脉冲都可以获得较大的增益；脉冲间隔较小的净荷使半导体光放大器持续处于增益饱和状态而得不到足够增益。接着，因半导体光放大器的强度鉴别功能而分离出的初始光信头或标签进入延时干涉仪，通过干涉仪的频率选择特性而使光信头或光标签得到频谱过滤和整形，进而实现质量较高的光信头或光标签的辨识与提取功能。

本应用场景所述的同步光分组网络信头提取方法，包括半导体光放大器SOA，延时干涉仪DI、可调光时延线TDL，采用半导体光放大器与延时干涉仪级联的结构，利用半导体光放大器的自相位调制效应实现强度和间隔的鉴别功能，利用延时干涉仪的干涉特性实现频率选择和脉冲整形功能，提取光分组起始位置的信头脉冲序列。

半导体光放大器SOA的输出端连接第一光耦合器C1的输入端，延时干涉仪DI由第一光耦合器C1和第二光耦合器C2连接在一起构成。可调光时延线TDL连接在延时干涉仪DI的上臂，引入时延。

半导体光放大器SOA增益在超短强脉冲的激励下迅速饱和，增强了自相位调制效应。

信头脉冲序列能通过延时干涉仪DI的干涉特性实现选择功能，干涉增强，从第二光耦合器C2的干涉增强输出端口2输出。

并且，光分组信头的最后一个比特和净荷的第一个比特是“1”，信头与净荷之间的时间间隔小于半导体光放大器SOA的增益恢复时间。

并且，净荷采用合适的编码方式，避免出现长连“0”比特，光脉冲的宽度应该是皮秒级且强度很高。

采用级联的SOA-DI结构(将半导体光放大器SOA与延迟干涉仪DI级联的结构)，半导体光放大器的输出端连接第一光耦合器C1的输入端，延时干涉仪DI的两个臂由第一光耦合器C 1和第二光耦合器C2连接在一起，可调光时延线TDL连接在延时干涉仪DI的上臂，引入时延。

在每个时隙中，由超短高强度光脉冲序列构成的光分组进入半导体光放大器SOA，光分组脉冲序列被光耦合器C1分成两个强度相等的脉冲序列——长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA，延时干涉仪DI的长臂脉冲序列LA比短臂脉冲序列SA晚到达第二光耦合器C2，其时间差记为Δτ，可调光时延线TD控制时延Δτ的大小，控制延时干涉仪DI长短臂的脉冲序列在第二光耦合器C2中干涉时的相位差。

利用半导体光放大器SOA的自相位调制效应实现强度鉴别功能，所述光标签的光脉冲序列被所述半导体光放大器的增益比所述净荷的光脉冲序列被所述半导体光放大器的增益多至少6dB；其相移接近π，而其他脉冲序列的相移均小于π/2。

光分组信头的第一个比特和最后一个比特是“1”，并且脉冲宽度应该是皮秒级且脉冲强度很高，信头脉冲序列得到较大的增益和相移，净荷的脉冲序列获得较小的增益和相移。

对光分组进行充分的扰码，避免出现过长的连“0”比特。

标签或信头的调制速率小于净荷的调制速率，信头或标签的光脉冲间隔大于净荷的光脉冲间隔，信头的脉冲间隔大于半导体光放大器的增益恢复时间，并且净荷的脉冲间隔远远小于半导体光放大器的增益恢复时间，信头和净荷的间隔时间应该小于半导体光放大器增益恢复时间，并且光分组之间的保护时间应该大于半导体光放大器的增益恢复时间。

可调光时延线TDL控制时延Δτ的大小，控制延迟干涉仪DI长短臂的脉冲序列在光耦合器C2中干涉时的相位差，时延Δτ远小于脉冲的宽度。

本应用场景所述的高速光分组信头或光标签的辨识与提取方法和装置，为光分组网或光标签交换网节点的信号处理提供首要依据。基于波导的器件，结构简单紧凑，易于集成，功耗低，体积小，速率高，不需要控制脉冲即可实现40Gb/s以上速率的光信头或光标签的辨识与提取功能。

各个光分组首先进入SOA，信头或标签因脉冲间隔较大而使SOA有足够的时间恢复到较高的增益水平，所以信头或标签中的每一个脉冲都可以获得较大的增益；脉冲间隔较小的净荷使SOA持续处于增益饱和状态而得不到足够增益。因此，获得较大增益的信头或标签可以通过SOA，但净荷因使SOA增益饱和而被抑制，这样提取出的信头或标签有码型效应，即其中表示“1”比特的幅度高低不一，且脉冲形状有畸变。接着，经过初次提取的光信头或标签进入DI，通过DI的频率选择特性而使光信头或光标签得到频谱过滤和整形，进而实现质量较高的光信头或光标签的辨识与提取功能。

图3为信头或标签提取装置的结构图。它由一个半导体光放大器SOA和一个延迟干涉仪DI组成。半导体光放大器SOA的输出端连接第一光耦合器C1的输入端，延迟干涉仪DI由两个光耦合器C 1和C2连接在一起构成，输入端为第一光耦合器C1，输出端为第二光耦合器C2。延迟干涉仪DI的上臂引入时延Δτ，上臂称为长臂，下臂称为短臂。

当一个光脉冲序列耦合到延迟干涉仪DI后，所述的第一光耦合器C1将输入的光分组脉冲序列分成两个相同的脉冲序列——长臂脉冲序列(LA)和短臂脉冲序列SA，长臂脉冲序列LA比短臂脉冲序列SA晚到达第二光耦合器C2，其时间差记为时延Δτ。

光分组脉冲序列输入到半导体光放大器，由于光分组信头或标签的脉冲间隔大于半导体光放大器的增益恢复时间，所以在信头或标签的脉冲间隔内，半导体光放大器SOA的增益可以得到充分恢复，信头或标签的脉冲序列获得较大的增益和相移；光分组净荷的脉冲间隔远小于增益恢复时间，半导体光放大器的增益始终处于饱和状态，净荷内的光脉冲序列不能获得较大的增益和相移。也就是说，信头或标签的脉冲序列进入所述的半导体光放大器后，半导体光放大器的增益在光脉冲的作用下，迅速达到饱和，在脉冲间隔内，增益缓慢恢复。

所述的长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在所述的第二光耦合器C2内干涉。所述的可调光时延线TDL控制长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA的延时Δτ，调节长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA干涉时的相位差。当上述相位差近似于π的奇数倍时，长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在所述的第二光耦合器C2处干涉增强，光脉冲在杂散频率上的能量得不到明显的上述的干涉增强，进而第二光耦合器C2的干涉增强输出端口2输出的是整形和滤波后的较高质量的光信头或光标签。

当一个光脉冲序列耦合到延迟干涉仪DI后，被第一光耦合器C1分成两个相同的脉冲序列。长臂脉冲序列LA到达第二光耦合器C2的时间比短臂脉冲序列SA晚Δτ。

信头或标签的脉冲序列进入所述的半导体光放大器SOA后，半导体光放大器SOA的增益在光脉冲的作用下，迅速达到饱和，在脉冲间隔内，增益缓慢恢复。

信头或标签的脉冲间隔和半导体光放大器的增益恢复时间，使前者略大于后者，半导体光放大器SOA的增益可以在信头或标签的脉冲间隔内恢复到较高水平，所以信头或标签的各个脉冲都可以获得较大的增益和相移。

而净荷的脉冲间隔较小，半导体光放大器SOA的增益来不及恢复而使半导体光放大器SOA持续地处于增益饱和状态，最终致使净荷的脉冲序列被抑制而不能从半导体光放大器输出。实验结果显示信头或标签脉冲序列所得增益比净荷脉冲高出至少6dB。

初次提取的光信头或标签的脉冲序列进入延时干涉仪DI。在延时干涉仪(DI)的上臂中引入可调光时延线TDL，上臂为长臂，而下臂为短臂。长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在第二光耦合器C2内干涉。

通过可调光时延线TDL可以控制长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA的中心波长之间的相位差。当上述相位差近似于π的奇数倍时，长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在第二光耦合器C2处干涉增强，光脉冲在杂散频率上的能量因相位差与π的奇数倍偏离较大而得不到明显的干涉增强，进而第二光耦合器C2的干涉增强输出端口2输出的是整形和滤波后的较高质量的光信头或光标签。

对于信头或标签脉冲序列，它们在第二光耦合器C2中相干涉，短臂脉冲序列(SA)与经过延时的长臂脉冲序列LA之间会产生较大的相位差，它们在第二光耦合器C2中干涉加强，输出脉冲序列的能量也得到加强，从干涉增强输出端口2中输出。因而，所述的结构可以提取信头或标签。

以下描述本应用场景的技术方法的适用范围和对其光元器件的要求。信头或标签的脉冲间隔大于半导体光放大器的载流子恢复时间，增益在信头或标签的脉冲间隔内得到完全恢复；净荷脉冲间隔远远小于增益恢复时间，这样净荷就可以完全被阻塞；其次，信头或标签的最后一个比特和净荷的第一个比特是“1”，信头或标签最后一个比特与净荷之间的脉冲间隔小于增益恢复时间，这样可以避免增益恢复，防止净荷中的第一个比特也被提取出来；此外，净荷必须采用合适的编码方式，避免出现长连“0”比特，因为长连“0”比特后的“1”比特很容易被当作新信头或标签的开始。

在实验中，设定信头或标签的速率为2.5Gb/s，净荷的速率为40Gb/s。由于信头或标签已经采用适当的编码方法，避免出现长连“0”比特，因此，即使光分组中所包含的比特数增加了，也不会导致误判。因此，可以忽略分组长度对该信头或标签提取装置的性能的影响。为了研究的方便，假设光分组中信头或标签为“11001101”，采用归零码RZ调制。在实验中，采用高斯脉冲来模拟光分组中的RZ脉冲。

由于输入光分组中的信头或标签部分采用了合适的编码方式，因此，信头或标签的长度对分析该装置的性能时的影响可以忽略。为了分析方便，假设输入光分组的信头或标签为“11001101”，分组中的净荷用2⁷-1的伪随机序列PRBS来模拟。参见图4，图中示出了输入光分组(a)以及经过所述信头或标签提取装置后所得到的输出信号(b)。能够看到，在输出信号中，信头或标签脉冲序列的能量放大了10dB以上，而净荷的能量却受到了抑制。此外，提取出的信头或标签中各个脉冲的能量有波动，这是由于信头或标签的脉冲间隔大，半导体光放大器的增益在脉冲间隔内得到了恢复。

本应用场景中，分析了半导体光放大器的增益恢复时间对提取出的信头或标签的对比度以及传输能量比的影响。实验结果表明，当半导体光放大器的增益恢复时间在100ps到450ps之间时，提取出的信头或标签的对比度的变化不大，并且对比度的值大于10dB。根据对比度的定义，对比度的值应该比提取出来的信头或标签的消光比小，因此，信头或标签的消光比也大于10dB。此外，当半导体光放大器的增益恢复时间在160ps到260ps之间时，经过半导体光放大器后，信头或标签的能量比净荷的能量大10dB以上。这说明与信头或标签相比，净荷的能量受到了很大程度的抑制。半导体光放大器增益恢复时间为212ps时，信头或标签的对比度达到最大值。因此半导体光放大器的增益恢复时间为212ps时，能使信头提取装置达到最佳性能。

本应用场景公开了一种光信头或标签提取方法，主要运用了光脉冲在SOA-DI结构中的自相位调制效应和干涉增强特性，在高强度窄脉冲的激励下，半导体光放大器的增益迅速饱和而缓慢恢复，进而起到了强度鉴别作用；延迟干涉仪的干涉选择作用则进一步改善了所提取时钟的性能。

本方案可用在基于波分复用或光时分复用的高速光分组网中，能实现分组级自同步、信头或标签识别、净荷定位、超高速抽样等功能。将少数SOA-DI级联起来能提高自同步系统的性能。该方案具有工作功率低、工作速率范围大、结构简单、易于实现和容易集成的优点。

本应用场景提供一种光分组网或光标签交换网中的光信头或光标签的辨识与提取方法，应用于同步光分组网络中。光标签也可以为光分组信头。本方法可用在基于波分复用或光时分复用的高速光分组网中，能实现分组级自同步、信头或标签识别、净荷定位、超高速抽样等功能。

本应用场景取得的有益的技术效果。

1)采用半导体光放大器与延时干涉仪相级联的结构，利用一个半导体光放大器，两个光耦合器，可调光纤延时线和普通光纤构建了一种高速光分组信头或光标签的辨识与提取装置，具有功耗低、工作速率范围大、结构简单、易于实现和容易集成的优点。

2)采用的结构可以实现高速光分组信头或光标签的辨识与提取，不需要经过光电光转换，可以满足高速、大容量系统的数据传输需求。

3)所采用的结构具有较高的比特率透明性，可实现不同容量的光通信网的高速光分组信头或光标签的辨识与提取。

4)采用的一个半导体光放大器作为增益和相移单元，结构简单紧凑，具有体积小、功耗低、时延低、稳定性高和便于集成等优点，且对参数的要求较低，降低了制作难度。

5)采用的一个半导体光放大器SOA只需要恒定电流驱动，所以驱动电路简单。

6)本应用场景提出的高速光信头或光标签的辨识与提取方法采用基于波导的器件，结构简单紧凑，易于集成，功耗低，速率高，不需要控制脉冲即可实现40Gb/s以上速率的光信头或光标签的辨识与提取功能。

7)本应用场景提出的高速光信头或光标签的辨识与提取方法，工作速率高，不需要控制脉冲。所述自同步装置在高速系统当中的性能更好，工作速率可以达到160Gbit/s。根据本应用场景的技术方案，利用先进的光集成技术，将方向耦合器、半导体光放大器SOA和波导延迟干涉仪DI集成在一起，可以制造出具备光信头或光标签提取功能的集成光波导器件。光耦合器可以为波导耦合器，也可以为其他光耦合器。

本发明的另一应用场景，可以提供一种同步光传送网或同步光分组网中定时和同步以及信头与净荷分离的实现方法，能够提取自同步时钟，实现信头与净荷分离。本方法可用在基于波分复用或光时分复用的高速光分组网和光传送网中，辅助实现分组级和帧级的自同步、信头识别、净荷定位、超高速抽样等功能。与本发明光分组网或光标签交换网中的光信头或光标签的辨识与提取装置相同，但是输入的光分组的参数不同。本应用场景为一种光分组或光信号帧自同步时钟提取方法和超高速全光自同步时钟提取方法。本方法可用在基于波分复用或光时分复用的高速光分组网和光传送网中，辅助实现分组级和帧级的自同步、信头识别、净荷定位、超高速抽样等功能。

采用半导体光放大器与延迟干涉仪相级联的结构(所述的结构称为SOA-DI)，利用半导体光放大器的自相位调制效应实现光脉冲的强度和时间间隔的鉴别功能，利用延迟干涉仪的干涉特性实现选择功能，完成频谱过滤和脉冲整形功能。光分组由一系列足够强度的高速光脉冲构成。光脉冲序列的时钟周期内存在光脉冲表示比特1，不存在光脉冲，表示比特0。光分组或光信号帧的第一个时钟周期是比特1，提取出光分组或光信号帧的第一个光脉冲作为同步光网络的自同步时钟光脉冲，光分组或光信号帧最前面的3个时钟周期内都是比特1，光脉冲序列间隔小于半导体光放大器的增益恢复时间。

在每个时隙中，由超短高强度光脉冲序列构成的光分组或光信号帧从端口1进入半导体光放大器，并被第一光耦合器C1分成相同的两部分。半导体光放大器SOA的增益在超短强脉冲的激励下迅速饱和，增强了自相位调制效应。

光分组或光信号帧的前2～3个比特都是“1”，并且脉冲间隔比半导体光放大器中增益恢复时间小很多，则半导体光放大器增益在第一个比特到来时迅速饱和，在脉冲间隔内只得到部分恢复，随即又在后续的第二、第三个脉冲激励下再次饱和。因此，半导体充当了强度鉴别器，光分组或光信号帧经过半导体时，只有第一个光脉冲得到较大的增益和相移。自同步时钟光脉冲所得增益比其他脉冲的高出至少6dB；其相移接近π，而其他脉冲的相移均小于π/2。

所述延迟干涉仪DI利用干涉特性实现选择功能，只有光分组或光信号帧的第一个光脉冲得到足够大的相移，经过半导体光放大器的相移接近π，该脉冲得到干涉增强，能够通过延迟干涉仪的干涉选择功能从SOA-DI的端口3输出，后续光脉冲因相移不足而不能得到干涉增强，SOA-DI处于准平衡状态，从第二输出端口4输出。通过恰当的参数设计，能够尽最大限度地抑止后续光脉冲在端口3的泄漏，使端口3的输出恰为与光分组或光信号帧第一比特同步的光脉冲。

在本应用场景的技术方法中，若要提取出质量较高的自同步时钟，有以下要求：

光分组或光信号帧的第一个比特是“1”，以便识别分组的起始位置；

若输入序列存在过长的连“0”，则会促使半导体光放大器增益充分恢复，因此在编码时应该对光分组或光信号帧进行充分的扰码，以免出现过长的连“0”，进而使时钟提取机制失效；

光脉冲为皮秒级且强度高，以促使半导体光放大器增益迅速地深度饱和；

半导体光放大器的增益恢复时间该比光脉冲间隔大很多；

光分组或光信号帧之间有长于增益恢复时间的保护时间，以促使半导体光放大器在这段时间充分恢复进，而准备好提取下一个光分组或光信号帧的起始脉冲。

本应用场景所述的光分组或光信号帧自同步时钟和超高速全光自同步时钟装置，包括半导体光放大器SOA、延时干涉仪DI、可调光时延线TDL，采用半导体光放大器与延时干涉仪级联的结构，利用半导体光放大器的自相位调制效应实现强度的鉴别功能，利用延时干涉仪的干涉特性实现频率选择和脉冲整形功能，提取光分组起始位置自同步时钟光脉冲。

半导体光放大器SOA的输出端连接第一光耦合器C1的输入端，延时干涉仪DI由第一光耦合器C1和第二光耦合器C2连接在一起构成。可调光时延线TDL连接在延时干涉仪DI的上臂，引入时延。

半导体光放大器SOA增益在超短强脉冲的激励下迅速饱和，增强了自相位调制效应。

光时钟能通过延时干涉仪DI的干涉特性实现选择功能，干涉增强，从第二光耦合器C2的干涉增强输出端口2输出。

并且，光分组最前的3个比特都是“1”，光分组的光脉冲时间间隔小于半导体光放大器SOA的增益恢复时间的3倍以上。

并且，光分组采用合适的编码方式，避免出现长连“0”比特，光脉冲的宽度应该是皮秒级且强度很高。

采用级联的SOA-DI结构(将半导体光放大器SOA与延迟干涉仪DI级联的结构)，半导体光放大器的输出端连接第一光耦合器C1的输入端，延时干涉仪DI的两个臂由第一光耦合器C1和第二光耦合器C2连接在一起，可调光时延线TDL连接在延时干涉仪DI的上臂，引入时延。

在每个时隙中，由超短高强度光脉冲序列构成的光分组进入半导体光放大器SOA，光分组脉冲序列被光耦合器C1分成两个强度相等的脉冲序列——长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA，延时干涉仪DI的长臂脉冲序列LA比短臂脉冲序列SA晚到达第二光耦合器C2，其时间差记为Δτ，可调光时延线TD控制时延Δτ的大小，控制延时干涉仪DI长短臂的脉冲序列在第二光耦合器C2中干涉时的相位差。

利用半导体光放大器SOA的自相位调制效应实现强度鉴别功能，所述自同步时钟光脉冲被所述半导体光放大器的增益比所述后续脉冲序列被所述半导体光放大器的增益多至少6dB；第一个光脉冲的相移接近π，而后续脉冲的相移均小于π/2。

光分组起始的至少2个比特都是“1”，并且脉冲宽度应该是皮秒级且脉冲强度很高，光分组的第一个光脉冲得到较大的增益和相移，后续光脉冲获得较小的增益和相移。

对光分组进行充分的扰码，避免出现过长的连“0”比特。

光分组光脉冲间隔远远小于半导体光放大器的增益恢复时间，并且光分组之间的保护时间应该大于半导体光放大器的增益恢复时间。

可调光时延线TDL控制时延Δτ的大小，控制延迟干涉仪DI长短臂的脉冲序列在光耦合器C2中干涉时的相位差，时延Δτ小于脉冲的宽度。

本应用场景所述一种光分组或光信号帧自同步时钟和超高速全光自同步时钟的辨识与提取方法和装置。基于波导的器件，结构简单紧凑，易于集成，功耗低，体积小，速率高，不需要控制脉冲即可实现40Gb/s以上速率的光分组或光信号帧自同步时钟和超高速全光自同步时钟的辨识与提取功能。

各个光分组首先进入SOA，光分组的第一个光脉冲获得较高的增益水平；光分组光脉冲间隔小于SOA的增益恢复时间，使SOA持续处于增益饱和状态，后续光脉冲得不到足够增益。因此，获得较大增益的光分组的自同步时钟光脉冲可以通过SOA，但后续光脉冲因使SOA增益饱和而被抑制。接着，经过初次提取的光分组自同步时钟光脉冲，也就是自同步时钟光脉冲进入DI，通过DI的频率选择特性而使自同步时钟光脉冲得到频谱过滤和整形，进而实现质量较高的自同步时钟光脉冲的辨识与提取功能。

图3为光分组自同步时钟光脉冲提取装置的结构图。它由一个半导体光放大器SOA和一个延迟干涉仪DI组成。半导体光放大器SOA的输出端连接第一光耦合器C1的输入端，延迟干涉仪DI由两个光耦合器C1和C2连接在一起构成，输入端为第一光耦合器C1，输出端为第二光耦合器C2。延迟干涉仪DI的上臂引入时延Δτ，上臂称为长臂，下臂称为短臂。

当一个光脉冲序列耦合到延迟干涉仪DI后，所述的第一光耦合器C1将输入的光分组脉冲序列分成两个相同的脉冲序列——长臂脉冲序列(LA)和短臂脉冲序列SA，长臂脉冲序列LA比短臂脉冲序列SA晚到达第二光耦合器C2，其时间差记为时延Δτ。

光分组脉冲序列输入到半导体光放大器，由于光分组的光脉冲间隔小于半导体光放大器的增益恢复时间，所以只有光分组的自同步时钟光脉冲获得较大的增益和相移；光分组使半导体光放大器的增益始终处于饱和状态，光分组的后续光脉冲序列不能获得较大的增益和相移。也就是说，光分组的光脉冲序列进入所述的半导体光放大器后，半导体光放大器的增益在光脉冲的作用下，迅速达到饱和，除光分组自同步时钟光脉冲以外的后续光脉冲因半导体光放大器处于饱和状态而被抑制，从而可以实现光脉冲的强度鉴别。

所述的长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在所述的第二光耦合器C2内干涉。所述的可调光时延线TDL控制长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA的延时Δτ，调节长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA干涉时的相位差。当上述相位差近似于π的奇数倍时，长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在所述的第二光耦合器C2处干涉增强，光脉冲在杂散频率上的能量得不到明显的上述的干涉增强，进而第二光耦合器C2的干涉增强输出端口2输出的是整形和滤波后的较高质量的光分组自同步时钟光脉冲。

当一个光脉冲序列耦合到延迟干涉仪DI后，被第一光耦合器C1分成两个相同的脉冲序列。长臂脉冲序列LA到达第二光耦合器C2的时间比短臂脉冲序列SA晚Δτ。

光分组的脉冲序列进入所述的半导体光放大器SOA后，半导体光放大器SOA的增益在光脉冲的作用下，迅速达到饱和，在脉冲间隔内得不到完全恢复。

光分组的之间的保护时间大于半导体光放大器的增益恢复时间，光分组脉冲序列进入半导体光放大器，自同步时钟光脉冲获得较大增益和相移。

光分组的光脉冲序列的脉冲间隔小于半导体光放大器的增益饱和恢复时间，在脉冲间隔内半导体光放大器SOA的增益来不及恢复而使半导体光放大器SOA持续地处于增益饱和状态，最终致使除光分组自同步时钟光脉冲以外的后续光脉冲序列被抑制而不能从半导体光放大器输出。实验结果光分组自同步时钟光脉冲所得增益比后续光脉冲高出至少6dB。

初次提取的光分组的自同步时钟光脉冲进入延时干涉仪DI。在延时干涉仪(DI)的上臂中引入可调光时延线TDL，上臂为长臂，而下臂为短臂。长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在第二光耦合器C2内干涉。

通过可调光时延线TDL可以控制长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA的中心波长之间的相位差。当上述相位差近似于π的奇数倍时，长臂脉冲序列LA和短臂脉冲序列SA在第二光耦合器C2处干涉增强，光脉冲在杂散频率上的能量因相位差与π的奇数倍偏离较大而得不到明显的干涉增强，进而第二光耦合器C2的干涉增强输出端口2输出的是整形和滤波后的较高质量的光分组自同步时钟光脉冲。

对于光分组自同步时钟光脉冲，它们在第二光耦合器C2中相干涉，短臂脉冲序列(SA)与经过延时的长臂脉冲序列LA之间会产生较大的相位差，它们在第二光耦合器C2中干涉加强，输出脉冲序列的能量也得到加强，从干涉增强输出端口2中输出。因而，所述的结构可以提取光分组自同步时钟光脉冲。

以下描述本应用场景的技术方法的适用范围和对其光元器件的要求。

光分组或光信号帧的第一个比特是“1”，以便识别分组的起始位置；

若输入序列存在过长的连“0”，则会促使半导体光放大器增益充分恢复，因此在编码时应该对光分组或光信号帧进行充分的扰码，以免出现过长的连“0”，进而使时钟提取机制失效；

光脉冲为皮秒级且强度高，以促使半导体光放大器增益迅速地深度饱和；

半导体光放大器的增益恢复时间该比光脉冲间隔大很多；

光分组或光信号帧之间有长于增益恢复时间的保护时间，以促使半导体光放大器在这段时间充分恢复进，而准备好提取下一个光分组或光信号帧的起始脉冲。

实验验证了本应用场景的可行性。输入光分组或光信号帧由40Gb/s归零码的伪随机序列构成，消光比为30dB，脉冲间隔为25ps。其他参数根据半导体材料在1.55nm波长处的典型参数值设定。光分组或光信号帧已经采用适当的编码方法，避免出现长连“0”比特，因此，即使光分组中所包含的比特数增加了，也不会导致误判。为了研究的方便，假设光分组为“11001101010”，采用归零码RZ调制。在实验中，采用高斯脉冲来模拟光分组中的RZ脉冲。

由于输入光分组中采用了合适的编码方式，因此，光分组的长度对分析该装置的性能时的影响可以忽略。为了分析方便，假设输入光分组为“11001101010”，分组中的净荷用2⁷-1的伪随机序列PRBS来模拟。参见图5示出了输入光分组以及经过所述自同步时钟提取装置后所得到的输出信号(图6)。能够看到，在输出信号中，光分组自同步时钟光脉冲的能量放大了10dB以上，而光脉冲除自同步时钟光脉冲以外的后续光脉冲的能量却受到了抑制。

本应用场景中，分析了输入光脉冲能量、光脉冲宽度对提取自同步时钟脉冲的对比度的影响。当输入脉冲的能量小于100fJ时，标志脉冲不能使SOA完全饱和，因此光分组中的所有脉冲都获得了较大的增益，标志脉冲与光分组中其它的脉冲所获得的增益的差值不是很大。当输入脉冲的能量增加时，其它脉冲的增益得到了很大程度的抑制，因此，输出信号的对比度会逐渐增加。但是，当输入脉冲的能量增加到100fJ以后，标志脉冲就会使SOA饱和，即使再继续增加输入脉冲的能量，标志脉冲的相位变化与第二个脉冲的相位变化都不会太大。在WDM系统中，应该尽可能采用小的输入脉冲能量。在本结构中，当输入脉冲的能量为100fJ时，输出信号的对比度就到达了14dB。因此，100fJ在设计该自同步结构时是可取的。

当输入脉冲能量为100fJ时，分析输出信号的对比度与输入脉冲的脉冲宽度之间的关系。当输入脉冲的宽度减小时，输出信号的对比度会减小，特别是当脉冲宽度与DI延迟时间相近时，对比度急剧下降。很明显，减小DI延迟时间可以增加输出信号的对比度。当输入脉冲的宽度远大于DI延迟时间时，DI延迟时间对对比度的影响变得不明显。当DI延迟时间为1ps时，若脉冲宽度大于2.12ps，输出信号的对比度可以达到10dB。如果脉冲宽度小于2.12ps，可以通过减小DI延迟时间，把输出信号的对比度提高到10dB。

以下分析了在不同的载流子寿命下，信号的比特间隔对输出信号的对比度的影响。增大载流子寿命时间可以延缓SOA的增益恢复，允许输入光分组出现更长的连“0”，对应于第二个脉冲的SA脉冲和延迟的LA脉冲之间的相位差也会减小，有利于提高输出信号的对比度。但是，若载流子的寿命时间增大，还必须相应的增加相邻两个光分组之间的保护时间，使得这个时间间隔大于SOA的增益恢复时间(SOA的增益恢复是由载流子寿命时间决定的)。当比特间隔减小了，输出信号的对比度也会提高，这说明这中自同步装置在高速系统当中的性能更好。系统的速率不能无限增加，因为在该结构中，比特间隔的大小受到输入脉冲的宽度的限制。

以下分析了输入脉冲能量和DI延迟时间对提取脉冲的形状的影响。如果输入脉冲的能量和DI延迟时间减小，峰值点的移动会得到一定程度抑制。因此，在设计这种自同步装置的时候，DI延迟时间应该越小越好。

本应用场景公开了一种光分组或光信号帧自同步时钟提取方法和超高速全光自同步时钟提取方法，能够提取自同步时钟，主要运用了光脉冲在SOA-DI结构中的自相位调制效应和干涉增强特性，在高强度窄脉冲的激励下，半导体光放大器的增益迅速饱和而缓慢恢复，进而起到了强度鉴别作用；延迟干涉仪的干涉选择作用则进一步改善了所提取时钟的性能。

本方法可用在基于波分复用或光时分复用的高速光分组网和光传送网中，辅助实现分组级和帧级的自同步、信头识别、净荷定位、超高速抽样等功能。将少数SOA-DI级联起来能提高自同步系统的性能。该方案具有工作功率低、工作速率范围大、结构简单、易于实现和容易集成的优点。

本应用场景提供一种光分组或光信号帧自同步时钟提取方法和超高速全光自同步时钟的辨识与提取方法，应用于同步光分组网络中。自同步时钟是光分组或光信号帧的自同步时钟光脉冲。本方法可用在基于波分复用或光时分复用的高速光分组网中，能实现实现分组级和帧级的自同步、信头识别、净荷定位、超高速抽样等功能。

本应用场景取得的有益的技术效果：

1)采用半导体光放大器与延时干涉仪相级联的结构，利用一个半导体光放大器，两个光耦合器，可调光纤延时线和普通光纤构建了一种光分组或光信号帧自同步时钟提取方法和超高速全光自同步时钟的辨识与提取方法和装置，具有功耗低、工作速率范围大、结构简单、易于实现和容易集成的优点。

2)采用的结构可以实现光分组和光信号帧自同步时钟辨识与提取，不需要经过光电光转换，可以满足高速、大容量系统的数据传输需求。

3)所采用的结构具有较高的比特率透明性，可实现不同容量的光通信网的高速光分组或光信号帧的自同步时钟辨识与提取。

4)采用的一个半导体光放大器作为增益和相移单元，结构简单紧凑，具有体积小、功耗低、时延低、稳定性高和便于集成等优点，且对参数的要求较低，降低了制作难度。

5)采用的一个半导体光放大器SOA只需要恒定电流驱动，所以驱动电路简单。

6)本应用场景提出的高速光分组或光信号帧的自同步时钟辨识与提取方法采用基于波导的器件，结构简单紧凑，易于集成，功耗低，速率高，不需要控制脉冲即可实现40Gb/s以上速率的光分组或光信号帧的自同步时钟的辨识与提取功能。

7)本应用场景提出的高速光分组或光信号帧的自同步时钟的辨识与提取方法，工作速率高，不需要控制脉冲。所述自同步装置在高速系统当中的性能更好，工作速率可以达到160Gbit/s。根据本应用场景的技术方案，利用先进的光集成技术，将方向耦合器、半导体光放大器SOA和波导延迟干涉仪DI集成在一起，可以制造出具备自同步时钟提取功能的集成光波导器件。光耦合器可以为波导耦合器，也可以为其他光耦合器。

本发明中，光脉冲为一个光脉冲，光脉冲序列包括一个或者多个光脉冲。

所述方法实施例是与所述装置实施例相对应的，在方法实施例中未详细描述的部分参照装置实施例中相关部分的描述即可，在装置实施例中未详细描述的部分参照方法实施例中相关部分的描述即可。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如上述方法实施例的步骤，所述的存储介质，如：磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种光分组的提取装置，其特征在于，包括半导体光放大器、第一光耦合器、第二光耦合器以及光时延线；

所述半导体光放大器的输入为由光脉冲序列构成的光分组；

所述半导体光放大器的输出端连接所述第一光耦合器的输入端；

所述第一光耦合器的第一输出端通过所述光时延线连接所述第二光耦合器的第一输入端；

所述第一光耦合器的第二输出端连接所述第二光耦合器的第二输入端；

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组；

其中，所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出光标签光脉冲序列；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列包括：光标签光脉冲序列和净荷光脉冲序列；

所述光标签光脉冲序列的间隔大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；所述净荷光脉冲序列的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述半导体光放大器的增益恢复时间是所述净荷光脉冲序列的间隔的至少3倍；

所述光标签的调制速率小于所述净荷的调制速率；

所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述净荷光脉冲序列的第一个比特是1；所述光标签光脉冲序列的第一个比特和最后一个比特都是1；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，p为10的-12次方，s为秒，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ，f为10的-15次方，J为焦耳；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；所述光时延线的时延量小于所述光分组的光脉冲的宽度；

所述光时延线控制所述第一光耦合器的第一输出端输出的第一光脉冲序列的光标签光脉冲序列与第一光耦合器的第二输出端输出的第二光脉冲序列的光标签光脉冲序列在所述第二光耦合器中干涉时的相位差，所述相位差为π的奇数倍；

或

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光分组的第一个光脉冲；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列的第一个比特是1；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，p为10的-12次方，s为秒；所述光分组的光脉冲强度大于100fJ，f为10的-15次方，J为焦耳；

所述半导体光放大器的增益恢复时间大于所述光分组的光脉冲间隔；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的第一光脉冲序列的第一个光脉冲和第二输入端输入的第二光脉冲序列的第一个光脉冲在所述第二光耦合器的干涉相位差，所述相位差为π的奇数倍；所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的光脉冲序列和第二输入端输入的光脉冲序列到达所述第二光耦合器的时间差，所述时间差小于所述光分组的光脉冲宽度。

2.一种光分组的提取方法，其特征在于，包括：

由光脉冲序列构成的光分组输入半导体光放大器；

所述光分组经过所述半导体光放大器的增益，生成增益后的光分组；

增益后的光分组通过第一光耦合器，分成第一增益光分组和第二增益光分组；

所述第二增益光分组信号与经过延时后的第一增益光分组分别输入第二光耦合器；

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组；

其中，所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组的步骤具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出光标签光脉冲序列；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列包括：光标签光脉冲序列和净荷光脉冲序列；

所述光标签光脉冲序列的间隔大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；所述净荷光脉冲序列的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述半导体光放大器的增益恢复时间是所述净荷光脉冲序列的间隔的至少3倍；

所述光标签的调制速率小于所述净荷的调制速率；

所述光标签光脉冲序列的最后一个比特与所述净荷光脉冲序列的第一个比特之间的间隔小于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述净荷光脉冲序列的第一个比特是1；所述光标签光脉冲序列的第一个比特和最后一个比特都是1；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，p为10的-12次方，s为秒，所述光分组的光脉冲强度大于100fJ，f为10的-15次方，J为焦耳；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；光时延线的时延量小于所述光分组的光脉冲的宽度；

所述光时延线控制所述第一光耦合器的第一输出端输出的第一光脉冲序列的光标签光脉冲序列与第一光耦合器的第二输出端输出的第二光脉冲序列的光标签光脉冲序列在所述第二光耦合器中干涉时的相位差，所述相位差为π的奇数倍；

或

所述第二光耦合器根据所述光分组的参数，分离所述光分组的步骤具体为：

当所述光分组的参数符合以下条件时，所述第二光耦合器的干涉增强输出端输出所述光分组的第一个光脉冲；

所述光分组的参数为：

所述光分组由光脉冲序列组成，所述光脉冲序列中，在当前时钟周期存在光脉冲时，当前时钟周期用比特1表示，在当前时钟周期不存在光脉冲时，当前时钟周期用比特0表示；

所述光分组的光脉冲序列的第一个比特是1；

所述光分组连续的连0比特的数量小于5个；

所述光分组的光脉冲宽度至少大于2ps，p为10的-12次方，s为秒；所述光分组的光脉冲强度大于100fJ，f为10的-15次方，J为焦耳；

所述半导体光放大器的增益恢复时间大于所述光分组的光脉冲间隔；

所述光分组之间的保护时间大于所述半导体光放大器的增益恢复时间；

所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的第一光脉冲序列的第一个光脉冲和第二输入端输入的第二光脉冲序列的第一个光脉冲在所述第二光耦合器的干涉相位差，所述相位差为π的奇数倍；所述光时延线控制所述第二光耦合器的第一输入端输入的光脉冲序列和第二输入端输入的光脉冲序列到达所述第二光耦合器的时间差，所述时间差小于所述光分组的光脉冲宽度。

Images