摘要：提出了一種基于半導體光放大器(SOA)的交叉增益調制(XGM)效應構成異或(XOR)光邏輯門實現(xiàn)光標記交換的方法，并將該方法應用于載荷采用DPSK調制／光標記采用ASK調制的正交調制光標記交換系統(tǒng)中，以此來驗證其可行性。通過仿真，在載荷信息速率為10Gbit／s，標記信息速率為2．5Gbit／s的非歸零碼DPSK／ASK正交調制光標記交換系統(tǒng)中實現(xiàn)了標記交換。
關鍵詞：光標記交換；正交調制；光邏輯門；半導體光放大器

0 引言
    光標記交換(OLS)是指通過提取和更換光標記，實現(xiàn)用戶信息的路由選擇與交換。近年來，國內外對OLS技術提出了許多新穎的方案，比如副載波光標記、時分復用光標記、多波長光標記、光碼標記、正交調制光標記等。目前，光標記交換技術已經成為光交換領域的研究熱點。
    通常都是以光調制的方式產生光標記，以光或電的方法來處理光標記。關于標記處理，就目前所提出的方法來看，一種是利用法布里一珀羅濾波器(F-P Filter)、非線性光學環(huán)鏡(NOLM)光濾波器、太赫茲光非對稱解復用器(TOAD)和超高速非線性干涉儀(UNI)等先進行標記擦除，新的標記信息的插入通常是利用LiNbO3外調制器來實現(xiàn)。另一種則是利用SOA或光邏輯門器件實現(xiàn)標記擦除和再生。
    本文將利用SOA的XGM效應構成的XOR光邏輯門應用于光標記交換，通過仿真，在載荷信息速率為10Gbit／s，標記信息速率為2．5Gbit／s的非歸零碼DPSK／ASK正交調制光標記交換系統(tǒng)中實現(xiàn)了標記交換。

1 工作原理
1．1 基于SOA的XGM實現(xiàn)XOR邏輯門的原理
    基于SOA的XGM實現(xiàn)XOR門的結構如圖1所示，用信號A作為探測光，信號B作為泵浦光，B的功率遠大于A的功率，當A和B信號都為“1”時，對于SOA-1來說，因為右端有強泵浦光B入射，B將競爭到SOA-1中絕大部分的載流子，信號A則被飽和吸收，所以SOA-1右端可以視為輸出為“0”；只有當右端無輸入時，A才能夠被SOA1放大，輸出為“1”。亦即，SOA-1實現(xiàn)了邏輯運算。同理，SOA-2實現(xiàn)了邏輯運算。然后將這兩路輸出信號耦合，就實現(xiàn)了信號A和信號B之間的XOR運算，即。

1．2 基于XOR實現(xiàn)光標記交換的原理
    假設輸入信號的光標記脈沖序列為01001，需要交換的光標記設為第1、第4和第5位，控制進入XOR光邏輯門探測光的序列，經過XOR邏輯運算，就能實現(xiàn)所需要的標記交換，最后輸出結果為11010， 同時在這個過程中也完成了舊標記信息的擦除。

2 系統(tǒng)設計與仿真實驗
    DPSK／ASK正交調制光標記交換系統(tǒng)的仿真結構如圖3所示，主要由DPSK／ASK調制信號的產生、XOR光邏輯門進行標記交換、DPSK／ASK調制信號的接收解調三部分組成。在發(fā)送端，由分布式反饋激光器產生連續(xù)波，其波長設置為1550nm，對光載波利用馬赫-增德爾調制器進行差分相位調制，產生速率為10Gbit／s的載荷信息，再將此載波利用馬赫-增德爾調制器進行強度調制，產生速率為2．5Gbit／s的標記信息，標記信息的脈沖序列設置為01001。在標記交換部分，利用XOR光邏輯門來實現(xiàn)標記交換，進入XOR光邏輯門的控制信息的脈沖序列設置為10011經過標記交換后形成新的光包經過80km單模光纖(SMF)傳輸和16km色散補償光纖(DCF)的傳輸。在系統(tǒng)接收端，使用前置的摻餌光纖放大器(EDFA)進行信號放大，隨后正交調制的信號首先經過一個窄帶的光學濾波器，然后通過耦合器進行分離，其中一路信號直接進行光電轉換來提取標記信號，另一路進入1bit的延遲干涉儀進行光域解調，經過相干解調，光相位信號被轉換為光強度信號，得到的兩路信號分別進行光電轉換，經過低通濾波器濾波，并進行差值運算，最后得到載荷信息。

    在未經過XOR光邏輯門進行標記交換前，原來的ASK標記信息的時域波形如圖4(a)所示，在進行光標記交換后新的標記信息的時域波形如圖4(b)所示。由圖可知，DPSK／ASK信號在經過基于SOA的XGM效應生成的XOR光邏輯門時，DPSK載荷信息并不會被改變，而通過XOR邏輯運算，舊的ASK標記信息則被擦除，同時生成新的ASK標記信息。由圖4(b)可知輸出結果為11010，與理論值相符。

3 結束語
    本文利用SOA的XGM效應構成了XOR光邏輯門，并將其應用于DPSK／ASK正交調制光標記交換系統(tǒng)來完成標記交換，使用Optisystem7．0進行仿真分析。結果表明，通過XOR光邏輯門成功實現(xiàn)了2．5Gbit／s的ASK標記信息的全光域的標記交換。
    這種基于SOA構成XOR邏輯門實現(xiàn)光標記的方案具有結構簡單、容易實現(xiàn)、標記交換速率高等優(yōu)點，同時此方案也利用了正交調制頻譜利用率高；標記信息與載荷信息分離簡單；DPSK載荷信息具有較強的抗非線性能力等優(yōu)點。但此方案是在特定的光標記交換系統(tǒng)中完成的，且ASK標記信息易受到SOA中載流子恢復時間和其他非線性效應等因素的影響，對于光標記交換技術的應用和發(fā)展有一定的參考價值。