26
Một cách tiếp cận thực tế hơn là sử dụng một ngân hàng cổng AND, giống như cổng được sử dụng trong Hình 2.6 và chuyển đổi luồng dữ liệu tốc độ cao (nối tiếp) đơn lẻ thành nhiều luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn (song song) để sau đó có thể được xử lý điện tử. Cách tiếp cận này được minh họa trong Hình 2.8. Trong hình này, một dãy năm cổng AND được sử dụng để chia luồng tốc độ cao đến thành năm luồng song song, mỗi luồng có khoảng cách xung gấp năm lần khoảng cách xung của luồng ghép kênh. Thủ tục này giống với những gì sẽ được sử dụng để nhận năm luồng dữ liệu xen kẽ bit. Một đầu vào cho mỗi cổng AND là luồng dữ liệu đến và đầu vào còn lại là luồng xung điều khiển trong đó các xung được đặt cách nhau năm lần. Các luồng xung điều khiển đến mỗi cổng AND được bù trừ với nhau một cách thích hợp để chúng chọn các xung khác nhau. Do đó, luồng song song đầu tiên sẽ chứa các bit 1, 6, 11, ... của gói tin, luồng thứ hai sẽ chứa các bit 2, 7, 12, ..., v.v. Cách tiếp cận này cũng có thể được sử dụng để phân kênh một phần của gói, ví dụ, tiêu đề gói, trong một chuyển mạch gói quang tử.
Hình 2. 8: Bộ phân kênh quang để trích xuất một trong các kênh được ghép kênh từ luồng TDM đan xen gói.
27
2.2.3 Cổng AND Quang học
Các phép toán AND logic được trình bày trong Hình 2.6 và 2.8 được thực hiện về mặt quang học với tốc độ rất cao. Một số cơ chế đã được tạo ra cho mục đích này. Chúng tôi mô tả hai trong số họ ở đây. Lưu ý rằng hoạt động logic AND giữa hai tín hiệu có thể được thực hiện bởi một cơng tắc bật-tắt nếu một trong các tín hiệu được đưa vào cơng tắc và tín hiệu kia được sử dụng để điều khiển nó.
Gương vịng quang phi tuyến
Gương vòng quang phi tuyến (NOLM) bao gồm một bộ ghép định hướng 3 dB, một vòng sợi kết nối cả hai đầu ra của bộ ghép và một phần tử phi tuyến (NLE) nằm không đối xứng trong vịng sợi, như thể hiện trong Hình 2.9 (a). Đầu tiên, bỏ qua phần tử phi tuyến và giả sử rằng một tín hiệu (xung) hiện diện tại một trong các đầu vào, được thể hiện dưới dạng nhánh A của bộ ghép định hướng trong Hình 2.9 (a). Sau đó, hai tín hiệu đầu ra bằng nhau và trải qua cùng một sự dịch chuyển pha giống nhau khi đi qua vịng sợi quang. Trong trường hợp này cả tín hiệu theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ từ vịng lặp đều bị phản xạ hồn tồn vào đầu vào A; cụ thể, khơng có xung đầu ra nào xuất hiện từ nhánh B trong Hình 2.9 (a). Do đó, tên vịng lặp sợi quang được đưa ra cho cấu hình này. Tuy nhiên, nếu một trong các tín hiệu trải qua một sự dịch chuyển pha khác so với tín hiệu cịn lại, thì một xung đầu ra xuất hiện từ nhánh B trong Hình 2.9 (a).
Trong nhiều thử nghiệm ban đầu với NOLM nhằm mục đích chuyển đổi, khơng có NLE riêng biệt. Thay vào đó, sự thay đổi pha phụ thuộc vào cường độ (hoặc chỉ số khúc xạ) gây ra bởi sợi silica tự nó được sử dụng làm độ phi tuyến. Sự thay đổi chiết suất phụ thuộc vào cường độ và là cơ sở để loại bỏ các hiệu ứng phân tán vận tốc nhóm trong trường hợp xung soliton. Ví dụ về cấu hình như vậy được thể hiện trong Hình 2.9 (b), trong đó xung truyền qua vịng sợi theo chiều kim đồng hồ được khuếch đại bởi EDFA ngay sau khi nó rời khỏi bộ ghép định hướng. Do sử dụng bộ khuếch đại trong vịng lặp, cấu hình này được gọi là gương vòng khuếch đại phi tuyến (NALM). Xung khuếch đại có cường độ cao hơn và trải qua sự dịch chuyển pha lớn hơn khi đi qua vịng lặp so với xung khơng được khuếch đại.
28
Hình 2. 9: (a) Một gương vòng quang phi tuyến. (b) Một gương lặp vòng khuếch đại phi tuyến
Tuy nhiên, các cấu hình này khơng thuận tiện cho việc sử dụng NOLM như một bộ phân kênh tốc độ cao. Đầu tiên, sự thay đổi pha phụ thuộc vào cường độ trong sợi silica là độ phi tuyến yếu, và thường cần vài trăm mét sợi trong vòng lặp để khai thác hiệu ứng này cho chuyển mạch xung. Nó sẽ được mong muốn sử dụng một phi tuyến tínhhiệu ứng hoạt động với độ dài ngắn hơn của sợi. Thứ hai, để nhận ra một cổng AND, chúng ta yêu cầu một NLE có các đặc tính phi tuyến có thể được điều khiển thuận tiện bằng cách sử dụng các xung điều khiển. Cấu hình thể hiện trong hình 2.10 có cả hai đặc tính này và được gọi là bộ tách kênh quang không đối xứng terahertz (TOAD).