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研究生： 陳昇慶
Chen, Sheng-Ching
論文名稱： 基於陣列波導光柵與波長轉換技術之全光式路由與交換系統
All Optical Routing and Buffering System Based on AWG and Wavelength Conversion Technique
指導教授： 馮開明
Feng, Kai-Ming
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年： 2009
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 56
中文關鍵詞： 半導體光學放大器 、全光式交換機 、波長轉換 、寬頻濾波器 、陣列波導光柵
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    • 隨著網際網路（Internet）的不斷成長，高容量網路系統成為支撐網路世界的根本基礎之一。由於光纖較傳統銅導線有更高的傳輸頻寬，並且具有低損耗，高保密性與低電磁波干擾，加上體積與重量都遠小於銅導線，骨幹網路早已全面改為光纖網路。而為了全面提升網路速度，區域網路目前也計畫逐漸鋪設光纖網路，以提升最終端使用者的網路使用速度
    網路使用者的增加以及網路傳輸速度的提升所產生的挑戰之一，就是各網路節點交換機處理速度提升的瓶頸。這是由於傳統電交換機都是以電路方式對封包作路由與緩衝處理，也就是要先將光訊號轉換為電訊號，以電子方式處理完後，再轉換為光訊號輸出。但是電交換機的處理速度往往跟不上資料流量與複雜度增加的速度，因此全光式交換機的發展是解決這個問題的有效方法。
    本論文提出一個全光式交換機架構，其路由系統是使用波長轉換器、陣列波導光柵與寬頻濾波器組成；封包緩衝則是使用數條不同長度的光纖延遲路徑。在實驗操作上，我們成功的利用以半導體光學放大器為基礎的波長轉換架構，達成波長轉換的目的。並配合陣列波導光柵與濾波器的波長特性，將輸入封包作出數種基本的路由緩衝功能，成功的以全光的方式處理封包。我們並比較了數種不同架構的光交換機，其中我們的架構可以以較少的主動元件數目，達到相同的交換功能。

    誌謝...............................................................i 摘要...............................................................ii 目錄...............................................................iii 圖表列表...........................................................v 第一章 緒論.........................................................1 1-1 前言........................................................1 1-2 動機........................................................2 1-3 章節簡介....................................................4 第二章 光交換機之介紹與比較.........................................6 2-1 封包交換....................................................6 2-2 光交換機原理介紹............................................7 2-3 光交換機架構介紹...........................................10 2-3.1 波長分離暨穿透式光交換機..............................10 2-3.2 波長分離暨迴圈式光交換機..............................12 2-3.3 混合式光交換機........................................13 第三章 波長轉換系統................................................17 3-1 波長轉換簡介...............................................17 3-2 SOA與波長轉換.............................................18 3-2.1 SOA簡介..............................................18 3-2.2 基於XGM之波長轉換...................................19 3-2.3 基於XPM之波長轉換...................................22 3-3 波長轉換實驗結果...........................................25 3-3.1 實驗儀器介紹..........................................25 3-3.2 實驗架構及實驗結果....................................26 第四章 分波系統介紹................................................31 4-1 分波目的...................................................31 4-2 AWG 工作原理..............................................32 4-3 儀器介紹與量測.............................................34 第五章 實驗架構與結果..............................................36 5-1 實驗架構...................................................36 5-1.1 架構說明..............................................36 5-1.2 實驗運作方式..........................................38 5-2 實驗功能驗證與結果.........................................44 5-2.1 MUX .................................................44 5-2.2 DEMUX...............................................45 5-2.3 Switch + Delay..........................................48 5-2.4 MUX-FIFO.............................................49 5-2.5 混合式交換............................................51 5-3 誤碼率測量.................................................52 第六章 結論........................................................54 參考...............................................................55

    [1] http://www.telegeography.com/
    [2] Stamatios V. Kartalopoulos, Chapter 1 in “INTRODUCTION TO DWDM TECHNOLOGY “2000
    [3] Govind P. Agrawal, Chapter 10 in “Lightwave Technology Telecommunication System” 2005
    [4] L. V. Hau, S. E. Harris, Z. Dutton, and C. H. Behroozi, “Light speed reduction to 17 meters per second in an ultracold atomic gas,” Nature 397, 594 (1999).
    [5] Wen De Zhong, Rodney S. Tucker, “Wavelength Routing-Based Photonic Packet Buffers and Their Applications in Photonic Packet Switching Systems,” JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 16, NO. 10, October 1998
    [6] M. C. Chia, D. K. Hunter, I. Andonovic, P. Ball, I. Wright, S. P. Ferguson, K. M. Guild, M. J. O’Mahony,” Packet Loss and Delay Performance of Feedback and Feed-Forward Arrayed-Waveguide Gratings-Based Optical Packet Switches With WDM Inputs–Outputs,” JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 19, NO. 9, September 2001
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    [11] http://en.wikipedia.org/wiki/Array_Waveguide_Grating
    [12] Eugene Hecht, Chapter 10 in “OPTICS” 2002
    [13] Data Sheet of AltoNet 1200 fast wavelength switched CW laser source module

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