專利名稱：光數(shù)據(jù)包處理的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于處理在光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的方法和設(shè)備。通常該數(shù)據(jù)包包括一超速二進制數(shù)據(jù)信號，該信號具有10Gb/s或更高的比特率，并且例如載有電信信息量。
這里使用的數(shù)據(jù)包術(shù)語既包括例如在-ATM系統(tǒng)用作傳輸?shù)漠惒綌?shù)據(jù)包，又包括一例如在一同步OTDM系統(tǒng)中的幀的同步數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。
在所要求的比特率的幾分之一的重復(fù)頻率上通過使用超短脈沖(例如微微秒)源很容易按恢復(fù)到零(RZ)格式產(chǎn)生超速二進制數(shù)據(jù)信號。然后每個這些脈沖被分裂成大量用光電器件調(diào)制的，時間遲延的分開的光路徑，并將它們交錯地重新結(jié)合，從而得到超速的比特率〔1〕。由于該比特率可以超過電子的速度，任何緊接著的信號處理(例如重新定時，再生或解多路復(fù)用)必須使用全部光技術(shù)。然后，一般這將要求準(zhǔn)備同數(shù)據(jù)準(zhǔn)確位同步的光時鐘信號。
而在超速電路-轉(zhuǎn)換的或同步的傳輸系統(tǒng)中，能使用鎖相環(huán)路執(zhí)行時鐘恢復(fù)，這對于異步傳輸系統(tǒng)和特別的異步數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是不可能的，因為時鐘恢復(fù)必須在該數(shù)據(jù)包持續(xù)期的一小部分中一個數(shù)據(jù)包接一個數(shù)據(jù)包地執(zhí)行。這要求鎖相環(huán)路具有特別短的捕獲時間(可能短到數(shù)十或數(shù)百微微秒)。即使在一光鎖相環(huán)路中的環(huán)路往返延時由于使用例如某種集成光器件而使光路往長度很短而減小，對于工作耐用的該鎖相環(huán)路而言可能仍然要求大量的信號脈沖，以便在足夠的相位誤差信號量以及足夠的鎖定范圍的情況下獲得鎖定。該捕獲時間因此可能仍然比一數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包持續(xù)期大得多。因此即使鎖定可能準(zhǔn)時達(dá)到，短的捕獲時間可能使該鎖相環(huán)路對噪聲的干擾更加靈敏。
由于這些問題，先前已提議在每個數(shù)據(jù)包之前傳輸一梳形時鐘脈沖。之后在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行數(shù)據(jù)包信號處理的每個位置上，該梳狀時鐘脈沖用光耦合器、快速光檢測器、電子傳感電路和光電間隙開關(guān)同數(shù)據(jù)分離。然而該方法具有一系列缺陷。首先，網(wǎng)絡(luò)的有效載荷信息量容量由于同傳輸梳狀時鐘相關(guān)的附加額外量而降低。雖然可以只通過傳輸相對短的梳狀時鐘段使其最小，但盡管如此仍然在梳狀時鐘和數(shù)據(jù)包之間需要有足夠長的一時間防護帶去適應(yīng)傳感電路中的時間不確定性和光電開關(guān)的轉(zhuǎn)換時間。該防護帶需要0.5-1ns，等效于在數(shù)據(jù)包比特率為100Gb/s時50-100個比特周期。第二個缺陷是該梳狀時鐘或其段將經(jīng)受到和數(shù)據(jù)包相同的傳輸質(zhì)量降低，例如遭遇到由于例如放大器噪聲和光纖聲-光效應(yīng)〔8，9〕引起的幅度噪聲和定時跳變。這將可能限制時鐘脈沖串的充分使用。
Zhang等公開的另一建議使用在分離的波長通道上從OTDM數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r鐘脈沖(Electronics Letters，Vol 29，no.21，14 october1993，pp 1871-1873)。由于時鐘脈沖處于不同的波長，由于在傳輸通道上的色散，它們對幀的相位關(guān)系發(fā)生改變。
在“Jaurnal of Lightwave Technology，Vol.11，No 5/6，May 1993pp 829-835”一文中討論一種系統(tǒng)，其中同步信息流被分成按預(yù)定模式包含定時位的數(shù)字塊和子數(shù)據(jù)塊。通過包括AND和OR門的若干邏輯處理步驟，一時鐘信號按預(yù)定的比特模式恢復(fù)。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的第一方面，提供一種處理在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的方法。
其特征在于隨該數(shù)據(jù)包傳輸一標(biāo)記脈沖，并復(fù)制該標(biāo)記脈沖，而因此在該比特率或其幾分之一上產(chǎn)生一時鐘信號，以便用在對數(shù)據(jù)包的接著發(fā)生的操作中。
本發(fā)明從每個數(shù)據(jù)包中提取一單個脈沖-“標(biāo)記脈沖”，然后通過復(fù)制該標(biāo)記產(chǎn)生具有適當(dāng)重復(fù)頻率的一時鐘脈沖串。由于不包含反饋環(huán)路，該技術(shù)能夠在一個數(shù)據(jù)包接一個數(shù)據(jù)包的基礎(chǔ)條件下使用而延時最小。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該網(wǎng)絡(luò)的額外量小到可以忽略(一般每數(shù)據(jù)包約1-3個附加比特周期)，并且恢復(fù)時鐘不需復(fù)雜的邏輯電路。此外產(chǎn)生的時鐘脈沖串具有高的精度，而且基本上無幅度或定時跳動。本發(fā)明在異步系統(tǒng)中特別優(yōu)越，在那里，如上所指出的，對于輸入的每幀需要快速捕獲。但是對于同步OTDM幀，它提供超過一般時鐘恢復(fù)技術(shù)的優(yōu)點。
最好，該恢復(fù)的時鐘信號被用于重新調(diào)整該多比特數(shù)據(jù)包。
如已指出的那樣，使用本發(fā)明方法產(chǎn)生的時鐘信號基本上不跳動。因此它特別適合用在數(shù)據(jù)包比特的重新調(diào)整。
該重新調(diào)整步驟包括將該數(shù)據(jù)包和該被恢復(fù)的時鐘脈沖串引入一非線性光調(diào)制器，當(dāng)該數(shù)據(jù)包被連續(xù)輸出到一色散媒介時，數(shù)據(jù)包和時鐘脈沖串的交叉相位調(diào)制重新調(diào)整該數(shù)據(jù)包比特。
該數(shù)據(jù)包比特重新調(diào)整的優(yōu)選方式適合于在本申請人的未決國際專利申請PCT/GB 93/00863(WO 93/22855)中公開的孤立子引導(dǎo)技術(shù)(Soliton-Shepherding Technique)。
另一方面或此外，連續(xù)的比特級處理可以包括一全光數(shù)據(jù)包再生步驟。最好被恢復(fù)的時鐘脈沖串輸入到一光開關(guān)，該開關(guān)受到輸入數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流的控制，由此在該開關(guān)的輸出端產(chǎn)生一再生的數(shù)據(jù)流。該光開關(guān)例如可以是一非線性環(huán)路鏡(NOLM)。
該方法可以包括一標(biāo)記脈沖再生步驟，其中來自該數(shù)據(jù)包的標(biāo)記脈沖被放大或濾波或在另外情況下先于復(fù)制進行整形。
最好該標(biāo)記脈沖與數(shù)據(jù)包的其它脈沖具有固定的比特-異步時間關(guān)系。之后該標(biāo)記脈沖能夠通過把包括該標(biāo)記脈沖的數(shù)據(jù)包標(biāo)題和該標(biāo)題的延遲相“與”而被分離，該延遲使得該標(biāo)記脈沖在該與門與另一標(biāo)題脈沖相一致。
另外的從剩余數(shù)據(jù)包識別該標(biāo)記脈沖的裝置包括使用不同的強度或極化的標(biāo)記。通常最好使用識別時間關(guān)系，因為這些方案都遭遇這樣一個潛在的缺陷，即由于在一長的光通道上色散和類似效應(yīng)，該標(biāo)記脈沖可以和該數(shù)據(jù)包的其它脈沖分離。相反如果該標(biāo)記脈沖由其時間位置簡單地識別，則一般將按與該數(shù)據(jù)包的其它脈沖相同方式傳播。然而，如果忽略極化模式色散，或者如果使用一孤立子標(biāo)記，則可允許用其極化來識別該標(biāo)記。
按本發(fā)明的第二方面，提供一個光電路，用于處理在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的多比特數(shù)據(jù)包，其特征在于設(shè)置的標(biāo)記脈沖復(fù)制步驟根據(jù)隨該多比特數(shù)據(jù)包括攜帶的標(biāo)記脈沖在該數(shù)據(jù)包比特率或其幾分之一上產(chǎn)生一時鐘，以便用在對數(shù)據(jù)包的緊接著發(fā)生的操作中。
本發(fā)明的第三方面，提供一種處理在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的方法，其特征在于隨該數(shù)據(jù)包傳輸一標(biāo)記脈沖，接著根據(jù)隨該數(shù)據(jù)包攜帶的該標(biāo)記脈沖產(chǎn)生一光字，處理具有該光字的數(shù)據(jù)包，并輸出被處理的數(shù)據(jù)包。
附圖簡述現(xiàn)在參照附圖，通過例子進一步詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1是一數(shù)據(jù)包比特重新調(diào)整電路的簡圖；圖2a和2b是全光數(shù)據(jù)包再生器和分別用在一再生器中的光開關(guān)；圖3是一數(shù)據(jù)包解多路復(fù)用器；圖4a-4d說明識別標(biāo)記脈沖的不同方法；圖5a和5b表示產(chǎn)生一時鐘脈沖的方法；圖6a-6c表示用于復(fù)制該標(biāo)記脈沖的其它電路；圖7是表示一解多路復(fù)用器的方案；圖8表示圖7的延遲線芯片1的方案；圖9表示圖7的延遲線芯片2的方案；圖10表示用于圖1和2的電路中的一脈沖再生器；圖11表示用于圖2的電路中的一光開關(guān)；以及圖12表示用于再生一同步OTDM數(shù)據(jù)包的選擇通道的電路。
實施例說明一個全光數(shù)據(jù)包再生器包括在其輸入端接收一端入的OTDM數(shù)據(jù)包的標(biāo)記脈沖分離器/倍增器(1；圖2)該分離器/倍增器1例如使用一個光纖50∶50耦合器可復(fù)制該數(shù)據(jù)包。之后，原始數(shù)據(jù)包被輸出并繼續(xù)通到后面的開關(guān)級。出現(xiàn)在該耦合器另一輸出端的該數(shù)據(jù)包被進行處理，以便恢復(fù)并分離在該數(shù)據(jù)包標(biāo)題中攜帶的一標(biāo)記脈沖。之后該標(biāo)記脈沖通過一標(biāo)記脈沖再生級2并前進到一標(biāo)記脈沖復(fù)制器3。它使用例如以下將進一步詳細(xì)描述的技術(shù)之一復(fù)制該標(biāo)記脈沖，以便在該數(shù)據(jù)包比特率上產(chǎn)生一時鐘脈沖串。之后該時鐘脈沖串輸入到由該原始數(shù)據(jù)包控制的一光開關(guān)4。
雖然，如在引言中所討論的那樣，大量方法可能用于識別該標(biāo)記和該數(shù)據(jù)包，在目前例子中采用的優(yōu)選技術(shù)使用由其與剩余數(shù)據(jù)包相關(guān)的時間位置識別的一個標(biāo)記，而更具體地使用這樣一個標(biāo)記，該標(biāo)記超前該數(shù)據(jù)包一固定的比特異步延遲。例如，在該標(biāo)記和該數(shù)據(jù)包之間的延遲可以為1.5T，這里T是該數(shù)據(jù)包的比特周期，在該情況下，該數(shù)據(jù)包在其緊跟該標(biāo)記脈沖的標(biāo)題中可以包括通常設(shè)置到1的一位。之后該標(biāo)記脈沖能夠通過該數(shù)據(jù)包和其延時加到一光與門從該信息包導(dǎo)出，其延遲設(shè)置到正好等于該標(biāo)記和該數(shù)據(jù)包的第一跟隨位之間的距離，在本例中為1.5T，該過程圖示在圖5a中。
圖5b表示一種具體的實施方案。在該實施方案中，與門是一個半導(dǎo)體激光放大器。原始數(shù)據(jù)包和其延時通過如在〔16〕中描述的四波混合(FWM)處理輸入到該與門并在該SLA中相互作用。獨立的極化控制器例如BT&DMPC 1000配置在到該與門的兩個輸入分支中。固定延遲由一段極化保持光纖54提供。該光纖54的長度這樣選擇，使得對于該光纖的兩個極化本征模的群延時差等于所要求的延遲1.5T。對于典型的極化保持光纖，例如由英國漢普群福特商用有限光纖股芯制造的HB 1500高雙折射式光纖對于在100Gb/s比特率上的數(shù)據(jù)包被指定具有小于2mm的跳動長度，要求長度小于30m，給出的延遲為15ps。輸入數(shù)據(jù)包的極化狀態(tài)被設(shè)置為線性，在45°準(zhǔn)直到該光纖極化軸。這將該信號從該光纖分裂成兩個具有15ps時間差的垂直極化分量。這兩個垂直極化的時間位移的分量將該輸入信號提供到光與門。如在〔16〕中所描述的那樣，與門要求泵光，該泵光通過具有適當(dāng)極化的第二輸入支路被耦合到極化保持光纖。
對這樣的一個與門，發(fā)現(xiàn)對該輸出要求強有力的濾波，以便將該與信號和該輸出的其它特性分離。但是這樣能導(dǎo)致輸出脈沖外形的不理想的寬頻帶響應(yīng)。為回避這種情況，該輸出最好使用邊緣特別陡峭的高抑制光纖布拉格(Bragg)光柵濾波器濾波。這種光柵可以制造，例如，在氫加載(200巴)的標(biāo)準(zhǔn)電信中光纖(菲利浦選配包覆金屬)具有標(biāo)稱的4.5×10-3光纖股芯包覆金屬標(biāo)定差(lndex difference)。-4mm長光柵可以如在Kashyap R，的“photosensitive optical fibresDevicesand Applications(opt.Fiber Technol.，1(1)，17-34，1994)中所描述的那樣在矩形硅塊和相位掩膜片基礎(chǔ)上使用一干擾儀復(fù)制。這種濾波器能給出大于64dB的消光，邊緣寬度小于1nm，兩個這樣的濾波器同一個插入的隔離器級聯(lián)能給出優(yōu)于7.4dB的抑制度。
從剩余數(shù)據(jù)包識別該標(biāo)記脈沖的其它方法包括使用分別表示在4a、4c中的不同的強度或極化。圖4b說明使用時間位置的優(yōu)選方法。
對于標(biāo)記脈沖由其極化狀態(tài)識別的場合，(圖4c)例如如果它具有垂直于剩余數(shù)據(jù)包的極化，則在傳播期間保持提供的這個垂直度，使用例如SIFAM型的RS 15能從主數(shù)據(jù)包除掉該標(biāo)記，實驗資料啟示，能夠在數(shù)千公里的距離上保持極化的垂直度。為了從結(jié)點起傳輸該數(shù)據(jù)包，在該數(shù)據(jù)包的標(biāo)題處必須替換單個垂直極化的標(biāo)記脈沖。在以上討論的圖2中，以及下面討論的圖1中，使用虛線光通道去確定復(fù)制用適當(dāng)時間延遲與該輸出數(shù)據(jù)包相結(jié)合的該標(biāo)記脈沖的路線。
一旦它已經(jīng)被恢復(fù)，該標(biāo)記脈沖就被脈沖再生步驟處理。這可以使用例如放大、頻譜濾波、脈沖壓縮或孤立子整形以改善該脈沖的質(zhì)量。圖10表示使用非線性傳輸特性的光器件的一個標(biāo)記脈沖再生器的例子，用于改善該脈沖的質(zhì)量，如K Smith等在“pulseshaping，compression and pedestal suppression employing anonlinear-loop mirror”中所描述的那樣(Optical Letters，Vol 15No.22 pp1294-1296(1990)。NOLM被用來抑制在脈沖上的幅度噪聲和背景消隱脈沖電平并同時還壓縮它。在圖10中所示電路中，攙鉺光纖放大器可以是可使用按BT&D技術(shù)的EFA 2000型。帶通濾波器可以是由JDS Fitel制造的號碼為TB 15090B的可調(diào)器件。熔質(zhì)光纖耦合器型號可以是SMCO202-9-2C50/212，而極化控制器可以是手動控制器型MPC1000，兩者按BD&D技術(shù)是可使用的。如在Smith等文章中所描述的那樣，用于環(huán)路的光纖可以是200m的色散-移位光纖，在1.6微米波長色散為零，在1.59微米波長群速度色散為1.6ps/(nm-km)。
如進一步變更的那樣，該脈沖再生步驟可以包括由輸入標(biāo)記脈沖觸發(fā)的一個光源，以便提供一個新產(chǎn)生的輸出脈沖。
標(biāo)記脈沖復(fù)制器可以使用大量不同的技術(shù)復(fù)制該標(biāo)記脈沖，以便產(chǎn)生一個精確的時鐘脈沖串。圖6a表示一個單級分離、延遲和再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，它能夠使用硅平面延時線技術(shù)制造〔19〕。然而這適合于較短的時鐘脈沖串，如果脈沖串長度超過約8個脈沖，則該單級網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上將是龐大的。所以最好使用如圖6b所示的若干二進制分離結(jié)合級。使用log2n級，一個單個輸入脈沖將被轉(zhuǎn)換到具有固定脈沖間隔T的n個脈沖的一串脈沖。這種裝置的優(yōu)點在于能選擇二進制分離和結(jié)合率不同于50∶50，以便補償在每級中由于傳輸損耗引起的不對稱性。光放大器例如攙鉺光纖放大器TDS Fitel型ErFA-1000在必要的情況下可以插在各級之間，用于補償內(nèi)部的和外部的損耗。
在圖6c中說明的另一種方法使用一種再循環(huán)環(huán)路器件，以便倍增輸入脈沖。它包括一根短的具有光增益的再循環(huán)延遲線。該標(biāo)記脈沖通過耦合器(c)輸入該環(huán)路并繼續(xù)圍繞具有由光放大器(A)提供的增益的該環(huán)路流轉(zhuǎn)。與環(huán)路一次往返相關(guān)的時間延遲等于該數(shù)據(jù)包的比特周期或其整數(shù)倍。在最高比特率上可實施1比特周期的延遲。例如，如果我們用100Gb/s比特率工作，則往返所要求的時間正好為10ps，意指一環(huán)路長度正好為2mm或更小。在我們希望復(fù)制該標(biāo)記以便在該比特率的幾分之一上產(chǎn)生一個脈沖串的情況下這就更加實際。例如，如果我們重復(fù)100GHz時鐘的每第十個脈沖(脈沖重復(fù)周期＝10×10ps＝100ps)，則要求環(huán)路長度約15-20mm(即，該環(huán)路的直徑接近6mm)。環(huán)路的實際長度取決于制作環(huán)路的介質(zhì)的折射率。假定該環(huán)路是由一根硅平面延時線(例如參考〔19〕)同用作放大器/開關(guān)的一個半導(dǎo)體光放大器器件一起組成，則我們要求(L1×n1＋L2×n2＋L3)/c＝T，這里L(fēng)1是折射率為n1的該硅平面延時線的光徑長度，L2是折射率為n2的該半導(dǎo)體光放大器器件的光徑長度，L3是在空氣中該硅平面延時線和該半導(dǎo)體器件間界面的總光徑長度，c是在真空中光的速度，而T是要求的光往返時間。之后，如果，例如T＝100ps，n1＝1.5(硅的折射率)，n2＝4(典型半導(dǎo)體)以及L2＝0.5mm(典型半導(dǎo)體器件長度)以及L3＝0.5mm，我們要求L1＝18.17mm。如果我們想復(fù)制該標(biāo)記脈沖，以便在整個比特率和以及數(shù)據(jù)包上給出一個脈沖串(即一個或許是若干百個脈沖的脈沖串)，則結(jié)合具有一個早期的無源復(fù)制級(圖6a或6b)的再循環(huán)環(huán)路(圖6c)將是有用的。例如，如果我們使用一個無源重復(fù)級在整個比特率100Gb/s上產(chǎn)生例如10個脈沖的脈沖串，則再循環(huán)環(huán)路的往返時間可選擇到10倍于該比特周期(即100ps，如在上例中那樣)。則將有10個脈沖連續(xù)地圍繞該環(huán)路流轉(zhuǎn)，由此在輸出端提供了一個連續(xù)的100Gb/s的脈沖串(連續(xù)提供直到該半導(dǎo)體放大器/開關(guān)截止)，這種半導(dǎo)體放大器/開關(guān)例如可以是BT&D型SOA 1100/3100。
對于理想情況，耦合器是一個3dB耦合器，該放大器增益被設(shè)置到3dB增益。這就產(chǎn)生了一個強度均勻的時鐘脈沖串，其強度為輸入標(biāo)記之半。該放大器以一個數(shù)據(jù)包接著一個數(shù)據(jù)包為度在電氣上是可控制的。這要求1ns或更小的響應(yīng)時間，為此目的，一個半導(dǎo)體放大器可以是一個合適的器件。這使得該復(fù)制器快速抑制以便準(zhǔn)備用于下一個輸入數(shù)據(jù)包。
圖2中所示光開關(guān)的結(jié)構(gòu)為在圖11中所示那樣。如果使用圖10中的再生電路，則再生標(biāo)記脈沖的波長和輸入標(biāo)記脈沖相同。這意味著兩個輸入到光開關(guān)的輸入處于相同的波長。能夠在同一波長上用控制和開關(guān)信號操作的適宜的光開關(guān)形狀呈一個非線性環(huán)路鏡(NDLM)，如在N.A.Whitaker等發(fā)表的文章中所描述的那樣(“All optical arbitrarydemultiplexing at 2.5 GB/s With to lerance to timing jitter”，opticalletters Vol.16，No.23，pp 1838-1840，Dec.1991)，其中是極化而不是波長識別信號。在圖11的開關(guān)中PC＝MPC 1000PMC＝4端口極化保持光纖耦合器，具有50∶50比特率，＞15dB失效比以及＜1.5dB的過量插入損耗，按TDS Fitel可用作為一個專門的元件。PBS＝按TDS Fitel的極化分離器/結(jié)合器型PB 100-3N-15-NC。PPF＝三個等長度的極化保持光纖，總長500m。CAS＝交叉軸光纖拼接。
圖1表示使用孤立子引導(dǎo)技術(shù)的數(shù)據(jù)包比特重新調(diào)整電路。孤立子引導(dǎo)的基本技術(shù)在本申請人早先的國際申請PCT/GB93/00863中加以描述并提出了權(quán)利要求。通過暫時重疊在一非線性光媒介(NOM)的時鐘和孤立子數(shù)據(jù)流，非線性相分布圖Δφ(T)由該時鐘脈沖強加給該孤立子。由于該孤立子的類似微粒的特性，該強加的相位調(diào)制被分布在全部脈沖上，由此導(dǎo)致其載波頻率的凈偏移。這個頻偏的符號和數(shù)值取決于與該時鐘脈沖相關(guān)的孤立子的位置。如果跟隨這種相位調(diào)制該孤立子在具有適當(dāng)色散(D)的媒介上輸出，則該強加的頻率偏移被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的按時間控制的偏移。因此，該時鐘起到將該孤立子引向由該時鐘脈沖限定的時間槽的中心的作用。
在本例中，NOM是一段光纖-用在傳輸鏈的相同的光纖。非線性處理是交叉相位調(diào)制(XPM)。該強加的相位分布的形狀取決于(i)該時鐘脈沖的寬度，以及(ii)在該信號和時鐘脈沖之間的群延遲差(離開)。與傳輸線內(nèi)出現(xiàn)的孤立子支持色散(正的群延遲色散)結(jié)合的XPM都起暫時引導(dǎo)該孤立子位的作用。在傳輸期間產(chǎn)生的放大器噪聲由于該相位調(diào)制的交叉和頻譜濾波器而受到抑制，類似于A.E.Sieqman所著“Lasers(Univ，Seience Books，1986)第27章中對FM激光模式鎖定所描述的那樣。
如以上所描述的光再生器那樣，開始該標(biāo)記脈沖從該信息包分離。雖然如在前面實施例中整形脈沖可以加到恢復(fù)的標(biāo)記脈沖那樣，在圖1的例中未有表示。之后該標(biāo)記脈沖通過在數(shù)據(jù)包比特率上產(chǎn)生一時鐘脈沖串的復(fù)制器。任何上述參照該光產(chǎn)生器的復(fù)制技術(shù)在此也可使用。它是由提供時鐘信號的復(fù)制器產(chǎn)生的比特率時鐘脈沖，該時鐘信號與該孤立子數(shù)據(jù)流一起輸入到該NOM，以便“引導(dǎo)”并由此重新調(diào)整該數(shù)據(jù)流的各個位。
該NOM的光纖可以是極化保持光纖。在該情況下，兩個輸入脈沖流、數(shù)據(jù)流和時鐘脈沖串都使用極化束結(jié)合器/分離器入射到處于垂直極化狀態(tài)的光纖中。
可以使用其它的非線性媒介代替光纖NOM，實際上，可以使用一行波半導(dǎo)體激光器。
圖3表示實施本發(fā)明的一個系統(tǒng)的第三例子。該電路表示的是全光數(shù)據(jù)包解多路復(fù)用器。包含在一輸入的高速數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)被解多路復(fù)用，以便產(chǎn)生若干低比特率的通道，之后使用普通光電接收器和電子處理系統(tǒng)進行存取。該解多路復(fù)用器是一個全功能的，其效能如同一個串到并聯(lián)的轉(zhuǎn)換器一樣。
如前述實施例那樣，輸入數(shù)據(jù)包通過輸出一標(biāo)記脈沖的一標(biāo)記脈沖分離器/倍增器，該標(biāo)記脈沖被復(fù)制，以便在該信息包比特率或在除以M的數(shù)據(jù)包比特率上產(chǎn)生一時鐘脈沖串，這里M＝1，2，3，4，……。原始信息包從該標(biāo)記脈沖分離器/倍增器向分支繼續(xù)傳遞，該分支分裂該信息包成m路，這里m是解多路復(fù)用輸出通道數(shù)。每個分支具有與它相關(guān)的一個不同的延遲T1，T2，……Tm。每個分支被連接到各自的光與門A1，A2，……Am。對每個光與門的第二個輸入是由攜帶從標(biāo)記脈沖復(fù)制器輸出的時鐘脈沖串的分支提供的。
選擇在每個攜帶原始數(shù)據(jù)包的每個分支中的延遲T1，T2，……Tm，使數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)和時鐘脈沖按下列順序到達(dá)與門時鐘脈沖與數(shù)據(jù)包位1，m＋1，2m＋1…同步到達(dá)第一與門；時鐘脈沖與數(shù)據(jù)包位2，m＋2，2m＋2同步到達(dá)第二與門；等等。因此每個從與門的輸出按原始數(shù)據(jù)包比特率的1/m。
該與門可以是如在我們的未決的歐洲申請(申請?zhí)朜o94307188.6，1994.9.30申請)中所描述并提出權(quán)利要求那樣的使用四波混合(FWM)的SLAS。
使用在該電路中的解多路復(fù)用方案類似于由Forghieri等推薦的方案〔15〕，但不同的一方面在于其中產(chǎn)生本地時鐘。在〔15〕中Forghieri等并未描述該本地時鐘如何產(chǎn)生，但一新文章〔7〕推薦了使用同該數(shù)據(jù)包一起傳輸梳狀時鐘脈沖技術(shù)，但如在以上介紹中所討論的那樣有嚴(yán)重的缺陷。
圖7表示圖3電路的一種實施方案，能解多路復(fù)用100Gb/s的光數(shù)據(jù)包。在該電路中，如以上參照圖5b所描述的那樣，標(biāo)記脈沖分離步驟使用連接到一光與門的一段極化保持光纖。然后該脈沖在一硅平面延時線芯片CHIP1中復(fù)制。這將使用圖6b中所示的集成電路元件布局，有四級，給出m＝16。它對應(yīng)每一個標(biāo)記脈沖輸出脈沖間隔為80ps的一串16個脈沖。對于CHIP1的延時線的方案表示在圖8中。數(shù)值16mm等表示對每級的光徑差。
之后由CHIP1輸出的該脈沖串同一光泵一起輸入到CHIP2的輸入端1，這兩個輸入在垂直方向都是線性極化的，一個在該器件的平面中，而另一個處在直角狀態(tài)，所要求的極化可以通過在每一光徑中適當(dāng)設(shè)置一光纖極化控制器來產(chǎn)生。由本發(fā)明人的調(diào)查研究已經(jīng)指出硅平面延遲線波導(dǎo)對垂直于器件平面的極化軸保持極化，并具有類似于極化保持(高雙折射)光纖典型值的雙折射跳動長度。因此在CHIP2中的輸入信號的極化狀態(tài)在向輸出端傳播時被保持，這里設(shè)置了8個對光與門起有源器件作用的半導(dǎo)體光放大器。在CHIP2，兩個輸入端中之每個被分裂成8個分離的波導(dǎo)，之后使用相應(yīng)圖3示意的集成電路元件布局被成對地再結(jié)合。第一輸入1光導(dǎo)同第一輸入2光導(dǎo)相結(jié)合等等。該芯片是這樣設(shè)計的，使得在該數(shù)據(jù)包和時鐘之間的相對時間延遲按10ps步進從0增加到70ps。因此，從第一與門的輸出再生數(shù)據(jù)包位1，9，17，第二與門輸出再生位2，10，18…，等等。下行轉(zhuǎn)換(被解多路復(fù)用的)比特率由此為100/8＝12.5Gb/s，這是在例如BT&D型PDC4310 PIN光二極管的可利用的工作范圍之內(nèi)。
實施本發(fā)明的方法和裝置有助于用來與在我們早期未決歐洲申請中描述并提出權(quán)利要求的混合定時方案結(jié)合，該申請的申請日為1994.11.18，名稱為“Optical Telecommunication Network”(代理受托人80/4847/02)，其內(nèi)容被包含在這里作為參考。該混合定時方案既使用綜合的數(shù)據(jù)包級時鐘又使用高精度的本地比特級時鐘。本發(fā)明的標(biāo)記比特復(fù)制技術(shù)可以用來產(chǎn)生本地比特級時鐘。
該標(biāo)記脈沖可被常用來產(chǎn)生一任意字而不復(fù)制該標(biāo)記脈沖，以產(chǎn)生一規(guī)則的時鐘脈沖。例如，在一同步OTDM系統(tǒng)中，該標(biāo)記脈沖可以饋送到一字形成網(wǎng)絡(luò)，以便在對應(yīng)所要求通道的比特位置用脈沖去產(chǎn)生任意字，然后使用如上所述電路，該字用于重新定時/再生和/或解多路復(fù)用選擇通道。在WO 94/21088(PCT/GB94/00397)中描述了一個適用的字形成網(wǎng)絡(luò)。圖12表示這種電路，其中3′是字形成網(wǎng)絡(luò)。
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權(quán)利要求
1.一種處理在光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的方法，其特征在于隨該數(shù)據(jù)包傳輸一標(biāo)記脈沖，并復(fù)制該標(biāo)記脈沖，由此產(chǎn)生在該比特率或其幾分之一比特率上的一時鐘信號，用于對該數(shù)據(jù)包連續(xù)的操作中。
2.按權(quán)利要求1的方法，還包括使用該比特率時鐘重新調(diào)整該多比特數(shù)據(jù)包。
3.按權(quán)利要求2的方法，其中重新調(diào)整的步驟包括將該數(shù)據(jù)包和該恢復(fù)的時鐘脈沖串引入一非線性光調(diào)制器(NOM)，當(dāng)該數(shù)據(jù)包被連續(xù)地輸出到一色散媒介時，該數(shù)據(jù)包和時鐘脈沖串的交叉相位調(diào)制重新調(diào)整該數(shù)據(jù)包的比特。
4.按在先權(quán)利要求任一權(quán)利要求的方法，包括數(shù)據(jù)包再生步驟。
5.按權(quán)利要求4的方法，其中，在數(shù)據(jù)包再生步驟中，恢復(fù)的時鐘脈沖串被輸入到一光開關(guān)，而該光開關(guān)是由該數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流控制的，由此在該開關(guān)的輸出端產(chǎn)生一再生的數(shù)據(jù)流。
6.按權(quán)利要求5的方法，其中光開關(guān)是一個非線性環(huán)路鏡(NOLM)。
7.按在先權(quán)利要求任一權(quán)利要求的方法，包括標(biāo)記脈沖再生步驟，其中，來自該數(shù)據(jù)包的標(biāo)記脈沖在再生之前被放大或濾波或整形。
8.按在先權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的方法，其中由于對其它脈沖的固定的時間關(guān)系，該標(biāo)記脈沖不同于該數(shù)據(jù)包的其它脈沖。
9.按權(quán)利要求8的方法，其中該標(biāo)記脈沖對該數(shù)據(jù)包的其它脈沖具有比特異步時間關(guān)系。
10.按權(quán)利要求9的方法，其中該標(biāo)記脈沖通過將包括該標(biāo)記脈沖的數(shù)據(jù)包標(biāo)題同該標(biāo)題的延遲相與而被分離，該延遲使得該標(biāo)記脈沖在與門與該標(biāo)題的其它脈沖相一致。
11.按在先權(quán)利要求任一權(quán)利要求的方法，包括使用該恢復(fù)時鐘計時解多路復(fù)用器的步驟。
12.按權(quán)利要求11的方法，其中計時解多路復(fù)用器的步驟包括將該時鐘信號同許多該數(shù)據(jù)包的復(fù)制品相與，該數(shù)據(jù)包具有各自為比特周期整數(shù)的不同的延遲。
13.一種用于處理在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的光電路，其特征在于設(shè)置的一脈沖復(fù)制級(1)由攜帶多比特數(shù)據(jù)包的一標(biāo)記脈沖產(chǎn)生在信息包比特率或其幾分之一比特率上的一時鐘，用于對數(shù)據(jù)包的連續(xù)的操作中。
14.一種光數(shù)據(jù)包重新調(diào)整器件包括按權(quán)利要求13的一個電路。
15.一種光數(shù)據(jù)包再生器包括按權(quán)利要求13的一個電路。
16.一種光數(shù)據(jù)包解多路復(fù)用器包括按權(quán)利要求13的一個電路。
17.一種處理在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的方法，其特征在于隨該數(shù)據(jù)包傳輸一標(biāo)記脈沖，接著從攜帶該數(shù)據(jù)包的標(biāo)記脈沖產(chǎn)生一光字，處理帶該光字的數(shù)據(jù)包，并輸出該被處理的數(shù)據(jù)包。
18.按權(quán)利要求17的方法，其中處理該數(shù)據(jù)包的步驟中，該數(shù)據(jù)包由光開關(guān)中的該光字控制。
19.按權(quán)利要求17的方法，其中處理該數(shù)據(jù)包的步驟中，被選擇數(shù)據(jù)包的通道被解多路復(fù)用。
20.按權(quán)利要求17-19的任一權(quán)利要求的方法，其中由于對其它脈沖的固定時間關(guān)系，該標(biāo)記脈沖不同于該數(shù)據(jù)包的其它脈沖。
21.按權(quán)利要求20的方法，其中該標(biāo)記脈沖對其它脈沖具有比特異步時間關(guān)系。
22.按權(quán)利要求17-21的任一權(quán)利要求的方法，其中，該數(shù)據(jù)包是一個同步OTDM幀，而據(jù)該標(biāo)記脈沖形成的該光字在相應(yīng)OTDM幀的選擇通道的比特位置中具有多個脈沖。
23.一種用于處理在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的一多比特數(shù)據(jù)包的光電路，其特征在于設(shè)置的一分離級由該數(shù)據(jù)包分離一標(biāo)記脈沖，設(shè)置的一字形成級(3′)由該標(biāo)記脈沖形成一光字，以及一處理級(4)用于處理具有該光字的數(shù)據(jù)包。
全文摘要
一個在一光網(wǎng)絡(luò)上攜帶的多比特數(shù)據(jù)包包括一個標(biāo)記脈沖。一用在該數(shù)據(jù)包的比特級操作中的比特率時鐘通過復(fù)制該標(biāo)記脈沖產(chǎn)生。該比特級操作可以包括重新調(diào)整，再生或解多路復(fù)用。該標(biāo)記脈沖可以通過對剩余數(shù)據(jù)包的一個固定的比特異步時間關(guān)系加以識別。
文檔編號H04B10/299GK1152983SQ9519410
公開日1997年6月25日 申請日期1995年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月23日
發(fā)明者D·科特, K·史密斯, J·K·盧切克, D·C·羅杰斯 申請人:英國電訊公司