光包加密是提高ASON(自动交换光网络)安全性的基础。在分析光包加密机制及相关研究现状的基础上，根据ASON分层体系架构及BB84量子密钥分配协议的特点，提出了一种改进的基于四层结构的ASON量子交换机模型;基于该模型，提出了一种基于秘密共享加密的多路径量子密钥分配策略，用于解决长距离传输量子密钥的问题。仿真结果表明该方案是可行的。

全光交换网的高吞吐量和信道利用率要求全光缓存器具有大的动态延迟范围。建立了基于平行排列3×3光纤耦合器的双环耦合全光缓存器(DLOB)的分析模型。分析了限制DLOB延迟范围的各个因素。分析发现,通过级联DLOB,可以实现大动态延迟范围。实验验证级联型DLOB的可变延迟范围达到1-9999 T,延迟粒度为25 ns,输出信号的误码率低于10-9。得到理论模型与分析方法对其他基于半导体光放大器(SOA)光开关的反馈式光学处理结构同样具有借鉴作用。

提出了一种基于平行排列3×3耦合器的双环结构全光缓存器(DLOB)的级联方案,分析了单级和级联结构的缓存原理及读写方式,通过分析半导体光放大器(SOA)的噪声性能,得到光缓存器输出性能主要由读写操作阶段注入的控制光功率及SOA的工作电流决定的结论,提出了在反馈式光缓存器中实现单级多圈和多级缓存的可能性,并搭建了一个两级的缓存系统,实验验证两级级联各缓存9圈时,输出信号光的功率几乎没有减少,信噪比(SNR)下降不到4 dB。理论分析和实验都表明,级联型光缓存器能够实现从纳秒级到毫秒级的缓存,可以满足未来光包交换(OPS)发展的需要。

全光缓存器可实现数据包在光域内的缓存,是全光路由、全光计算以及全光交换的关键部件之一。提出了一种基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转(PR)的光纤环型全光缓存器结构; 提出了一种利用偏振主态(PSP)寻找两个正交线偏振态以及在线实时测量光纤中偏振态的方法。通过改变SOA的注入电流,实现了对两个正交偏振态转化的控制,利用这两个正交的线偏振态,实现了信号的“写”入和“读”出。利用该结构的缓存器,实现了2.5 Gb/s的1024 bits数据包6圈的缓存,缓存后的信号波形良好。

A novel packet format with non-return-to-zero (NRZ) label and duobinary carrier-suppressed return-to-zero (DCS-RZ) payload is proposed for optical packet switching networks. NRZ label is followed by DCS-RZ payload with a certain guard time. The spectra of the low-rate NRZ label locate around the optical carrier frequency where some parts of the corresponding spectra of the high-rate DCS-RZ payload have been suppressed due to DCS-RZ modulation. At the switching node, the label or payload extraction can be realized simply through an optical bandpass or notch filter respectively. The feasibility of the scheme is verified by the simulation on the famous photonic design platform designed by Virtual Photonics Inc. (VPI). The effects of optical filter bandwidth on the received signal quality are discussed by analyzing bit error rate (BER) and contrast ratio performances.