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[培訓(xùn)] 空間光調(diào)制器的應(yīng)用

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發(fā)表于 2013-7-4 12:10:32 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
空間光調(diào)制器在光網(wǎng)絡(luò)中主要是用于全光網(wǎng)絡(luò)的光交換和光互連。光交叉互連設(shè)備主要用于骨干網(wǎng)中,完成任一光纖中的某個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)到其它光纖的傳送連接。
光交換技術(shù)是指,不經(jīng)過(guò)任何光/電轉(zhuǎn)換,直接在光域上完成輸入端到輸出端的信息交換。光交換的優(yōu)點(diǎn):提高了交換節(jié)點(diǎn)的吞吐量、降低了交換節(jié)點(diǎn)成本、以及良好的升級(jí)能力。
光交叉互連(OXC)定義
WDM光網(wǎng)絡(luò)要求光節(jié)點(diǎn)具備交換功能,來(lái)自不同光纖通道的信號(hào)或同一光纖的不同波長(zhǎng)通道的信號(hào)根據(jù)實(shí)際情況需要直通或交換通道進(jìn)行傳輸,這一功能叫做光的交叉連接(Optical Cross Connection,簡(jiǎn)稱OXC) 。OXC的主要功能是完成光通道的交叉連接,同時(shí)還具備本地的上下路功能。
OXC節(jié)點(diǎn)的交叉互連原理
     在下圖中,用戶通道1,3的信號(hào)需要在用戶通道3’,1’中傳輸,而通道2的信號(hào)需要直通。
   
                          圖(1)
OXC節(jié)點(diǎn)的交叉互連原理
在圖(2)中,用戶通道1中波長(zhǎng)為的信號(hào)需要交換到通道2’中進(jìn)行傳輸,用戶通道2中波長(zhǎng)為信號(hào)需要交換到通道1’中進(jìn)行傳輸,其余的信號(hào)需要在原通道中傳輸,即直通。上述交叉連接功能就是由OXC節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
                              圖(2)
OXC的光交換中有兩種基本交換機(jī)制:空間交換和波長(zhǎng)交換。實(shí)現(xiàn)空間交換的器件有各種類型的光開(kāi)關(guān),它們?cè)诳臻g域上完成通信信道之間的交換。實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)交換的器件是指各種類型的波長(zhǎng)交換器,它們將信號(hào)從一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)波長(zhǎng),即實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)域上的交換。
光交換模塊中還廣泛使用波長(zhǎng)選擇器(如各種類型的可調(diào)諧光濾波器和解復(fù)用器),它實(shí)現(xiàn)對(duì)WDM信號(hào)中一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的選擇,并濾掉其它波長(zhǎng)的信號(hào)。這些器件的不同組合可以構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的OXC。目前已提出的OXC結(jié)構(gòu)很多,大致分為兩大類:一類是基于空間交換的OXC結(jié)構(gòu),另一類是基于波長(zhǎng)交換的OXC結(jié)構(gòu)。
基于空間交換的OXC結(jié)構(gòu)
    空間交換結(jié)構(gòu)主要包括:
•       基于空間光開(kāi)關(guān)矩陣和波分復(fù)用/解復(fù)用器對(duì)、
•       基于空間光開(kāi)關(guān)矩陣和可調(diào)諧濾波器、
•       基于分送耦合開(kāi)關(guān)、
•       基于平行波長(zhǎng)開(kāi)關(guān)的OXC結(jié)構(gòu)。
這些不同結(jié)構(gòu)的OXC具有不同的特點(diǎn),但其核心部分——交換功能都是由不同的空間光開(kāi)關(guān)來(lái)完成的。
    基于空間光開(kāi)關(guān)矩陣和波分復(fù)用/解復(fù)用器對(duì)的兩種典型的OXC結(jié)構(gòu)如下圖所示:
在上圖中,波分解復(fù)用器將鏈路中的WDM信號(hào)在空間上分開(kāi),空間光開(kāi)關(guān)矩陣在空間上實(shí)現(xiàn)交換。完成空間交換后各波長(zhǎng)信號(hào)直接經(jīng)波分復(fù)用器復(fù)用到輸出鏈路中。結(jié)構(gòu)(a)中只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入光信號(hào)被唯一地交叉連接到一條輸出光通道中,而不能被廣播發(fā)送到多條輸出光通道中,它不具備廣播發(fā)送能力。另外,這種結(jié)構(gòu)無(wú)波長(zhǎng)交換器,只能支持波長(zhǎng)通道,并不支持虛波長(zhǎng)通道。
結(jié)構(gòu)(b)中,MN X MN開(kāi)關(guān)矩陣可以實(shí)現(xiàn) MN X MN無(wú)阻塞交換,任一輸入鏈路中的任一波長(zhǎng)都可以根據(jù)需要交換到任一輸出鏈路中的任一波長(zhǎng),它支持虛波長(zhǎng)通道。此外,它與結(jié)構(gòu)(a)一樣,也不具備廣播發(fā)送能力。
空間光調(diào)制器用作光開(kāi)關(guān)矩陣的原理
空間光交換是由空間光開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)完成的,用可動(dòng)態(tài)控制的空間光調(diào)制器作為空間光開(kāi)關(guān)矩陣。空間光調(diào)制器的主要組成部分有液晶屏和控制器,液晶屏上的像素相當(dāng)于光開(kāi)關(guān)器件。下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的OXC結(jié)構(gòu)說(shuō)明空間光調(diào)制器作為空間光開(kāi)關(guān)矩陣的技術(shù)原理。
如上圖所示,用戶信號(hào)分別用紅、綠、藍(lán)三個(gè)可見(jiàn)點(diǎn)光源來(lái)表示,分別代表WDM信號(hào)中已被解復(fù)用的三個(gè)信號(hào)。利用柱面透鏡將用戶信號(hào)發(fā)散的球迷波轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直的平面波,并讓它們同時(shí)照射到空間光調(diào)制器上。空間光調(diào)制器上光信號(hào)分布如下圖所示:
空間光調(diào)制器后面的柱面透鏡將傳輸過(guò)來(lái)的平面波轉(zhuǎn)換為水平方向匯聚的柱面波,因此在不同水平位置上的光波將匯聚到輸出端面的不同位置上。
如上面圖(a)和圖(b)所示,當(dāng)a行開(kāi)關(guān)(像素)打開(kāi)而其它開(kāi)關(guān)全部關(guān)閉時(shí),即僅(a,1),(a,2),(a,3)為開(kāi)狀態(tài)時(shí),(a,1),(a,2),(a,3)處透過(guò)的光信號(hào)經(jīng)柱面透鏡后將重合于A處,從而實(shí)現(xiàn)了從多點(diǎn)到一點(diǎn)的連接。當(dāng)僅(a,2)打開(kāi)時(shí),A處只能接收到信號(hào)2的信號(hào)而收不到1,3的信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)到點(diǎn)的連接。
同理,b或c行信號(hào)如果在相應(yīng)像素開(kāi)關(guān)打開(kāi)的情況下,光信號(hào)經(jīng)柱面透鏡后將到達(dá)接收端上的另一位置B或C。可見(jiàn),只要控制空間光調(diào)制器就可使輸入端面上的紅、綠、藍(lán)三路光信號(hào)交換在接收端上的不同光線上,從而實(shí)現(xiàn)了光的交叉互連。

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