CN101854221B - 一种双重二维光码光标签的全光识别方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双重二维光码光标签的全光识别方法，方案中的光标签全光识别模块的结构主要是由滤波器、SOA的非线性光学环路镜、波长转换器和非线性SOA构成的。该方法主要是利用SOA的非线性光学环路镜在时域对标签信号进行处理，利用非线性SOA的四波混频的原理在频域对标签信号进行识别，提取出特有的新波长脉冲作为光标签的识别信号。

Description

一种双重二维光码光标签的全光识别方案

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体来说，涉及光码分多址(OCDMA)通信技术和基于编解码光标签处理的光分组交换(OPS)网络的编解码技术。

背景技术

由于电子瓶颈的存在，光分组交换网络中，往往需要采用全光信号处理技术。特别是在单信道速率超高40Gb/s的系统中，全光信号处理更是不可避免。通常光分组由标签和净荷两部分组成，当光分组到达交换节点处时，分组处理模块首先将标签与净荷分离，其中标签被送到标签处理模块，而净荷则被送到交换模块。标签处理模块进行标签识别，提取其中的路由信息，再由路由器进行路由计算，指出光分组应该到达的下一节点，进而控制交换矩阵完成相应的交叉连接配置。与此同时，还要为光分组生成新的标签，并且判断输出端口是否会产生分组冲突，决定光分组是否需要缓存。

对标签信号的处理过程可以采用全光或者光电光两种方式实现，由于光电光的操作方式过程复杂，难以实现40Gb/s以上速率的信号处理，未来的趋势是实现信号处理的全光化，要实现这一过程，标签信号的全光识别就必不可少。目前对标签信号的全光识别方案很少，主要有两种方案：一是利用非线性媒介的四波混频原理来对标签信号进行识别[Jos′e Bernardo Rosas-Fern′and ez.Ultrafast Forwarding Architecture Using a Single Optical Processor for MultipleSAC-Label Recognition Based on FWM.IEEE Journal Of Selected Topics inQuantum Electronics，2008，14(3)：868～878]；二是利用SOA的非线性光学环路镜来识别标签信号[H.J.Dorren，M.T.Hill，Y.Liu.Optical packet switching andbuffering by using all-optical signal processing methods.J.Lightwave Technol.，2003，Vol.21(1)：2-12]。对于采用第一种方案识别的标签都是一维(波长域)编码的光标签，这种编码的标签就是通过两个波长的不同组合来区分不同的标签，不仅占用的波长数目多，而且得到的标签数目少。而采用第二种方案识别的标签也都是一维(时域)编码的光标签，这种编码的标签就是通过两个脉冲之间的时间间隔不同来区分不同的标签。以上两种方案都只是对一维编码的标签的处理识别，并没有对二维编码的标签的识别方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种结构简单，器件稳定性高，信号检出容易，效率高的双重二维光码(2D-OC)标签的全光识别方案。

为了方便的描述本发明的内容，对一些专业术语进行描述：

SOA(Semiconductor Optical Amplifier)：半导体光放大器；

2D-OC(Optical Code Of Two-dimensional)：二维光码。

为实现上述目的，本发明的光标签的全光识别方案中，包括滤波器、SOA的非线性光学环路镜、波长转换器和非线性SOA。其特征在于，所述的光标签的识别方案就是对光标签信号的识别是全光处理的，而不需要再把光信号转化为电信号来处理。因此，此方法识别光标签信号的速度更快，效率更高。

本发明中的双重2D-OC光标签的全光识别原理：方案中的光标签是由双重2D-OC组成的，并且这两个2D-OC中所含的n个波长完全相同。当标签进入到标签识别单元，首先经过一个1×n的分路器把标签信号等功率地分到n路光路中，每路光路中都依次有一个滤波器、一个SOA的非线性光学环路镜和一个波长转换器，标签经过滤波器提取出2D-OC中的某个波长，因而这n路光路中都分别得到同一波长且有一定时间间隔的两个脉冲。由滤波器滤出的两个相同波长的脉冲再经过SOA的非线性光学环路镜，若两脉冲的时间间隔与SOA的非线性光学环路镜中的非对称时延相同就有脉冲输出，否则就没有脉冲输出。输出的脉冲再通过波长转换器变换到另一新波长再与另外几路得到的新波长脉冲耦合到一起成一个脉冲输入到非线性SOA中发生四波混频产生新的波长，最后通过滤波器滤出只有这种情况才能产生的特定新波长脉冲，这一新波长脉冲就作为光标签的识别信号。

本发明中的光标签及其识别方法具有以下几个优点：

1.本发明中采用的光标签格式为双重二维光码光标签，即由两个二维光码串行排列组合而成的光标签。与传统的一维光码相比，在相同码长和码重的情况下，二维光码码字容量得到了大大提高。发明中的光标签又是由两个二维光码串行排列组合而成的，且这两个二维光码所含波长成分完成相同，因而在占用相同波长数量的情况下，光标签的数目也得到大大增加。

2.本发明中提出的光标签的识别方案能够对光标签实现全光识别。与传统的把光信号转化为电信号处理方法相比，本发明提出的光标签识别的速率更快，效率更高。

3.本发明提出的光标签的识别方案不用考虑光码的自/互相关系数的要求，从而在较短码长和码重条件下可构造更多的光码标签，同时提高了标签识别的可靠性。

附图说明

图1是本发明中的双重2D-OC光标签的结构示意图；

图2是光分组交换中的交换节点的结构示意图；

图3是光标签经过滤波器之后得到的特定波长脉冲的示意图；

图4是光标签进入脉冲识别单元的结构示意图；

图5是两脉冲经SOA的非线性光学环路镜识别的原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明一种双重2D-OC标签的全光识别方案，这里以2D-OC中只含三个波长为例作进一步详细的说明。

图1是本发明所采用的双重2D-OC光标签的结构示意图。光标签是由二个2D-OC构成的，每个2D-OC都有三个频率的编码脉冲组成，且这二个2D-OC含有相同的三个频率。

图2是光分组交换网络中的核心节点的结构图。当光分组到达核心节点时，首先经过滤波器1把标签与净荷分离出来。其中标签被送到标签识别模块2，而净荷则被送到交换模块14。标签处理模块进行标签识别，提取其中的路由信息，进而控制交换矩阵完成相应的交叉连接配置。与此同时，还要在标签更新模块15为光分组生成新的标签，并且判断输出端口是否会产生分组冲突，决定光分组是否需要缓存。

图3是双重2D-OC标签进入标签识别单元之后，标签信号由分支器3分成三路，再由滤波器4分别滤出三个波长的脉冲，因此，三路中都分别得到相同波长且有一定时延的两个脉冲。

图4是标签信号经过滤波器4之后，得到的两个有一定时延的脉冲，再经过SOA的非线性光纤环镜7对两脉冲间的时延进行识别处理，若两脉冲的时间间隔与SOA的非线性光学环路镜7的非对称时延相同，则有脉冲输出，否则就无脉冲输出。由SOA的非线性光学环路镜输出的脉冲再经过波长转换器8进行波长转换，每个波长转换器转换得到的波长都不相同，因而就得到三路新波长脉冲。这三路脉冲由耦合器10耦合成一个脉冲，此脉冲经过非线性SOA 11发生四波混频，产生多个新波长，最后通过波分复用(WDM)解复用器12滤出其中特有新波长脉冲就作为标签的识别信号。

图5是SOA的非线性光学环路镜识别有一定时延的两脉冲的原理图。如图5(a)所示，当两脉冲之间的时延τ′与SOA的非线性光学环路镜中的非对称时延τ相同时，此时的SOA的非线性光学环路镜相当于一个透镜，输出原来两个脉冲；如图5(b)所示，当两脉冲之间的时延τ′与SOA的非线性光学环路镜中的非对称时延τ不相同时，此时的SOA的非线性光学环路镜相当于一个反射镜，输出端口没有脉冲输出。

该标签的全光识别方案的具体步骤如下：

第一步：光分组进入到光分组交换网络中的核心节点时，首先经过一个光学滤波器分离出光标签与净荷，其中光标签被送到标签处理模块，而净荷则被送到交换模块，此光标签是由双重2D-OC构成的。

第二步：光标签进入全光识别单元后，经过一个1×3的分路器3分成三路光信号，每路光信号都分别经过一个滤波器4、一个SOA的非线性光纤环路镜7和一个波长转换器8。光标签经过滤波器提取出2D-OC中的某一波长脉冲，就得到相同波长且有一定时间间隔的两脉冲。将由滤波器输出的两脉冲输入到一个SOA的非线性光纤环路镜中，若两脉冲的时间间隔与非线性光纤环路镜中的非对称时延相匹配，则非线性光纤环路镜的输出端口就有脉冲输出，否则就没有脉冲输出。由非线性光纤环路镜输出的脉冲再经波长转换器进行波长转换，得到另一波长的脉冲。

第三步：将三路光路得到的脉冲信号由耦合器10耦合成一个脉冲后，此脉冲就含有三个波长成分，再把此脉冲输入到非线性SOA 11中发生四波混频，产生新的波长，其中有些新波长只有这种光标签才会产生的，最后通过WDM 12滤出这种新波长脉冲，此波长脉冲就作为光标签的识别信号。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，但应当清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

本发明的有益效果：

本发明的设计原理简单，结构紧凑，体积小，速率快，效率高；采用本发明进行光标签的全光识别容易实现，可以根据具体码字进行灵活的结构设计；本发明采用的是二维光码，大大提高了码字数量，增加了可用标签数。采用本发明可以实现双重二维光码光标签的全光识别。

Claims (3)

1.一种双重二维光码光标签的全光识别系统，所述系统由滤波器、半导体光放大器SOA的非线性光学环路镜、波长转换器和非线性半导体光放大器SOA组成；滤波器是用来提取出两个相同波长的脉冲，半导体光放大器SOA的非线性光学环路镜是用来提取满足一定时间间隔的两脉冲，即在时域对光标签进行处理；而非线性半导体光放大器SOA是利用四波混频原理来产生新波长，从而来进行标签的识别，即在频域对光标签进行识别；其特征在于：采用时域和频域二维编码格式的二维2D-OC进行处理识别，由双重二维光码2D-OC构成的标签信号；光分组进入到光分组交换网络中的核心节点时，首先经过一个光学滤波器分离出光标签与净荷，其中光标签被送到标签处理模块，而净荷被送到交换模块；光标签进入全光识别单元后，经过一个1×3的分路器分成三路光信号，每路光信号都分别经过一个滤波器、一个半导体光放大器SOA的非线性光学环路镜和一个波长转换器，光标签经过滤波器提取出二维光码2D-OC中的某一波长脉冲，就得到相同波长且有一定时间间隔的两脉冲；将由滤波器输出的两脉冲输入到一个半导体光放大器SOA的非线性光学环路镜中，两脉冲的时间间隔与非线性光学环路镜中的非对称时延相匹配时，则非线性光学环路镜的输出端口输出脉冲，由非线性光学环路镜输出的脉冲再经波长转换器进行波长转换，得到另一波长的脉冲；将三路光路得到的脉冲信号由耦合器耦合成一个脉冲后，此脉冲就含有三个波长成分，再把此脉冲输入到非线性半导体光放大器SOA中发生四波混频，产生新的波长，最后滤出这种新波长脉冲，此波长脉冲就作为光标签的识别信号。

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括滤波器、半导体光放大器SOA的非线性光学环路镜、波长转换器和非线性半导体光放大器SOA；其中半导体光放大器SOA的非线性光学环路镜是用来对标签信号在时域进行处理识别，非线性半导体光放大器SOA是用来对标签信号在频域进行识别处理；其特征是在全光域能够快速高效地识别出由双重二维光码2D-OC构成的标签信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的光标签中的二个二维光码2D-OC中所占有的波长完全相同。

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