多波長激光器及輸出波長和端口均可快速切換的路由器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種多波長激光器及輸出波長和端口均可快速切換的路由器。本發(fā)明專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種多波長激光器，具有：NxN的腔內(nèi)波長路由器，其任意一對輸入輸出端口組合僅在某一個特定波長處有最小的損耗；端口選擇半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與腔內(nèi)波長路由器的輸入端一一對應(yīng)，該光放大器的一端制為高反射或部分反射面，另一端連接腔內(nèi)波長路由器的輸入端；波長選擇半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與腔內(nèi)波長路由器的輸出端一一對應(yīng)，該光放大器的一端連接腔內(nèi)波長路由器的輸出端，另一端設(shè)置部分反射器；任一端口選擇半導(dǎo)體光放大器的反射面和任一波長選擇半導(dǎo)體光放大器的部分反射器之間形成某一個特定波長的光學(xué)諧振腔。器之間形成某一個特定波長的光學(xué)諧振腔。器之間形成某一個特定波長的光學(xué)諧振腔。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
多波長激光器及輸出波長和端口均可快速切換的路由器


[0001]本專利技術(shù)涉及一種多波長激光器及輸出波長和端口均可快速切換的路由器。適用于半導(dǎo)體光發(fā)射路由器


技術(shù)介紹

[0002]數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量的快速增長需要更高效的互連方式，目前基于可調(diào)諧激光器、無源波長路由器、光開關(guān)等已經(jīng)實現(xiàn)了多種全光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有高帶寬、低成本、低功耗和低延遲等優(yōu)勢。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式是基于可調(diào)諧激光發(fā)射器和循環(huán)波長路由器的分布式光交換網(wǎng)絡(luò)，其在每個發(fā)送/接收節(jié)點(diǎn)放置循環(huán)波長路由器作為復(fù)用器/解復(fù)用器，不需要光
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電
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光的轉(zhuǎn)換方式就可以實現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)間的直接連接，單個鏈路可以使用N個波長同時傳輸，這樣任意兩個節(jié)點(diǎn)之間鏈路的帶寬變?yōu)閱蝹€通道帶寬的N倍。這種光交換技術(shù)其交換速度取決于可調(diào)諧激光器波長切換速度，使用載流子等離子體效應(yīng)的芯片其切換速度可以小于10ns，但是基于電流注入的熱光效應(yīng)芯片切換速度約為20
?
100μs量級。
[0004]微軟在2020年SIGCOMM會議上以"Sirius:A flat datacenter network with nanosecond optical switching."為題介紹了另一種名為Sirius的平面光交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，它使用了具有納秒切換速度的可調(diào)諧激光器和循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵路由器，可以實現(xiàn)極低延遲的光互聯(lián)。但是節(jié)點(diǎn)之間只傳輸一個波長，其帶寬受到了限制。而且每個通道的切換都需要多電極控制，使得系統(tǒng)比較復(fù)雜，對調(diào)度、同步、控制等的算法都有很高要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種多波長激光器及輸出波長和端口均可快速切換的路由器。
[0006]本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種多波長激光器，其特征在于，具有：
[0007]NxN的腔內(nèi)波長路由器，其任意一對輸入輸出端口組合僅在某一個特定波長處有最小的損耗；
[0008]端口選擇半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與腔內(nèi)波長路由器的輸入端一一對應(yīng)，該光放大器的一端制為高反射或部分反射面，另一端連接腔內(nèi)波長路由器的輸入端；
[0009]波長選擇半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與腔內(nèi)波長路由器的輸出端一一對應(yīng)，該光放大器的一端連接腔內(nèi)波長路由器的輸出端，另一端設(shè)置部分反射器；
[0010]任一端口選擇半導(dǎo)體光放大器的反射面和任一波長選擇半導(dǎo)體光放大器的部分反射器之間形成某一個特定波長的光學(xué)諧振腔。
[0011]通過對腔內(nèi)波長路由器任意一對輸入輸出端口組合對應(yīng)的端口選擇半導(dǎo)體光放大器和波長選擇半導(dǎo)體光放大器施加電流，從而在相應(yīng)光學(xué)諧振腔的部分反射器端輸出與該輸入輸出端口組合對應(yīng)的特定波長的激光。
[0012]所述腔內(nèi)波長路由器為循環(huán)波長路由器，其N個信道設(shè)計的信道間隔為波長路由
器整個自由光譜范圍的1/N。
[0013]所述腔內(nèi)波長路由器為循環(huán)刻蝕衍射光柵路由器。
[0014]所述腔內(nèi)波長路由器為循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵路由器。
[0015]一種輸出波長和端口均可快速切換的路由器，其特征在于，具有：
[0016]內(nèi)腔激光器，采用所述的多波長激光器；
[0017]調(diào)制器，具有N個，與所述多波長激光器的激光輸出端一一對應(yīng)連接，用于調(diào)制多波長激光器輸出的激光；
[0018]腔外波長路由器，其輸入端與N個所述調(diào)制器一一對應(yīng)連接，用于將經(jīng)調(diào)制器調(diào)制的特定波長的激光基于輸入端和波長路由至該腔外波長路由器相應(yīng)的輸出端輸出。
[0019]所述腔外波長路由器與所述多波長激光器中的腔內(nèi)波長路由器結(jié)構(gòu)相同，并與腔內(nèi)波長路由器鏡像放置，該腔外波長路由器的輸入端對應(yīng)腔內(nèi)波長路由器的輸出端，腔外波長路由器的輸出端對應(yīng)腔內(nèi)波長路由器的輸入端。
[0020]還具有：
[0021]信號增益半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與所述腔外波長路由器的輸出端一一對應(yīng)連接。
[0022]所述信號增益半導(dǎo)體光放大器的輸出端鍍有高透膜。
[0023]通過對某一端口選擇半導(dǎo)體光放大器和一個或多個波長選擇半導(dǎo)體光放大器施加電流，使多波長激光器輸出一個或多個與腔內(nèi)波長路由器上相應(yīng)輸入輸出端口組合對應(yīng)的特定波長激光；
[0024]多波長激光器輸出的一個或多個特定波長激光經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后，由腔外波長路由器路由至與該某一端口選擇半導(dǎo)體光放大器對應(yīng)的輸出端輸出；
[0025]腔外波長路由器的相應(yīng)輸出端輸出包含一個或多個經(jīng)調(diào)制的特定波長激光，經(jīng)信號增益半導(dǎo)體光放大器信號放大后輸出。
[0026]本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)通過在端口選擇半導(dǎo)體光放大器一端設(shè)置反射面，在波長選擇半導(dǎo)體光放大器一端設(shè)置部分反射器，配合腔內(nèi)波長路由器形成NxN個光學(xué)諧振腔，由于腔內(nèi)波長路由器任意一對輸入輸出端口組合僅在某一個特定波長處有最小的損耗，從而使每個光學(xué)諧振腔僅能射出相應(yīng)輸入輸出端口組合對應(yīng)波長的激光，且僅需開啟端口選擇半導(dǎo)體光放大器和波長選擇半導(dǎo)體光放大器便可快速輸出指定波長的激光。
[0027]本專利技術(shù)可通過對任一端口選擇半導(dǎo)體光放大器和多個波長選擇半導(dǎo)體光放大器施加電流，使多波長激光器同時輸出多個不同波長的激光。
[0028]本專利技術(shù)通過調(diào)制器對多波長激光器輸出的特定波長激光進(jìn)行調(diào)制，通過腔外波長路由器基于激光的輸入端和波長路由至該腔外波長路由器指定的輸出端，并且可將多個輸入端同時接收的多個特定波長激光根據(jù)輸入端和波長路由到同一輸出端實現(xiàn)復(fù)合。
[0029]本專利技術(shù)中腔外波長路由器與所述多波長激光器中的腔內(nèi)波長路由器結(jié)構(gòu)相同，并與腔內(nèi)波長路由器鏡像放置，使任一端口選擇半導(dǎo)體光放大器激發(fā)的一個或多個波長光可以從腔外波長路由器上與該任一端口選擇半導(dǎo)體光放大器對應(yīng)的輸出端口輸出。
[0030]本專利技術(shù)路由器的波長和通道的切換均通過半導(dǎo)體光放大器的開關(guān)實現(xiàn)，其切換速度由半導(dǎo)體光放大器開啟和關(guān)閉的響應(yīng)時間決定，以端口選擇半導(dǎo)體光放大器為例，其開啟和關(guān)閉的切換時間小于1ns。
附圖說明
[0031]圖1為實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2為實施例中波長路由器波長選擇原理說明圖。
[0033]圖3為實施例輸出波長和端口切換原理說明圖。
[0034]圖4為刻蝕衍射光柵波長路由器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5為陣列波導(dǎo)光柵波長路由器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖6為實施例的設(shè)計示意圖(使用循環(huán)刻蝕衍射光柵路由器)。
[0037]圖7為實施例中選取第1個端口選擇半導(dǎo)體光放大器和不同的波長選擇半導(dǎo)體光放大器后，測得的單波長輸出光譜疊加圖。
[0038]圖8為實施例中選取第3個端口選擇半導(dǎo)體光放大器和不同的波長選擇半導(dǎo)體光放大器后，測得的單波長輸出光譜疊加圖。
[0039]圖9為實施例中第3個端口選擇半導(dǎo)體光放大器激發(fā)的多波長輸出光譜圖。
[0040]圖10為實施例中第3本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多波長激光器，其特征在于，具有：NxN的腔內(nèi)波長路由器，其任意一對輸入輸出端口組合僅在某一個特定波長處有最小的損耗；端口選擇半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與腔內(nèi)波長路由器的輸入端一一對應(yīng)，該光放大器的一端制為高反射或部分反射面，另一端連接腔內(nèi)波長路由器的輸入端；波長選擇半導(dǎo)體光放大器，具有N個，與腔內(nèi)波長路由器的輸出端一一對應(yīng)，該光放大器的一端連接腔內(nèi)波長路由器的輸出端，另一端設(shè)置部分反射器；任一端口選擇半導(dǎo)體光放大器的反射面和任一波長選擇半導(dǎo)體光放大器的部分反射器之間形成某一個特定波長的光學(xué)諧振腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長激光器，其特征在于：通過對腔內(nèi)波長路由器任意一對輸入輸出端口組合對應(yīng)的端口選擇半導(dǎo)體光放大器和波長選擇半導(dǎo)體光放大器施加電流，從而在相應(yīng)光學(xué)諧振腔的部分反射器端輸出與該輸入輸出端口組合對應(yīng)的特定波長的激光。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多波長激光器，其特征在于：所述腔內(nèi)波長路由器為循環(huán)波長路由器，其N個信道設(shè)計的信道間隔為波長路由器整個自由光譜范圍的1/N。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長激光器，其特征在于：所述腔內(nèi)波長路由器為循環(huán)刻蝕衍射光柵路由器。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長激光器，其特征在于：所述腔內(nèi)波長路由器為循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵路由器。6.一種輸出波長和端口均可快速切換的路由器，其特征在于，具有：內(nèi)腔激光器，采用權(quán)利要求1～5任意一項所述的多波長激光器；調(diào)制器，具有N個，與所述多波長激光器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙佳生，郭嘉，何建軍，
申請(專利權(quán))人：杭州蘭特普光電子技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：