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上海申思特自動化設(shè)備有限公司

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聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)/光路由的優(yōu)化設(shè)計
聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)/光路由的優(yōu)化設(shè)計
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【簡單介紹】
聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)/光路由的優(yōu)化設(shè)計
電光OMAL開關(guān)和光路由在光通信系統(tǒng)中具有重要作用,是人們目前的研究熱點。微環(huán)諧振器具有結(jié)構(gòu)緊湊、容易集成等優(yōu)點,得到了廣泛應(yīng)用。另外,極化聚合物材料具有電光系數(shù)高、響應(yīng)速度快、折射率易控制、制作工藝簡單等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于光OMAL開關(guān)和光調(diào)制器。
【詳細(xì)說明】

聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)/光路由的優(yōu)化設(shè)計 
電光OMAL開關(guān)和光路由在光通信系統(tǒng)中具有重要作用,是人們目前的研究熱點。微環(huán)諧振器具有結(jié)構(gòu)緊湊、容易集成等優(yōu)點,得到了廣泛應(yīng)用。另外,極化聚合物材料具有電光系數(shù)高、響應(yīng)速度快、折射率易控制、制作工藝簡單等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于光OMAL開關(guān)和光調(diào)制器。

聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)/光路由的優(yōu)化設(shè)計 
綜合利用微環(huán)諧振器和聚合物材料的優(yōu)點,優(yōu)化設(shè)計了具有箱型響應(yīng)輸出光譜的微環(huán)電光OMAL開關(guān)和無源-光路由,并研制了光OMAL開關(guān)的動/靜態(tài)測試系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下:優(yōu)化設(shè)計了交叉耦合單組單環(huán)電光OMAL開關(guān)、單組七環(huán)電光OMAL開關(guān)、單組2N+1環(huán)電光OMAL開關(guān)、雙組2N+1環(huán)電光OMAL開關(guān)。首先,設(shè)計了交叉耦合單組單環(huán)電光OMAL開關(guān),優(yōu)化了芯層尺寸,分析了其光譜特性和OMAL開關(guān)特性。其次,為了獲得具有箱型響應(yīng)輸出光譜的電光OMAL開關(guān),優(yōu)化設(shè)計了單組七環(huán)電光OMAL開關(guān)和單組2N+1環(huán)電光OMAL開關(guān),研究了該類電光OMAL開關(guān)特性與N的關(guān)系。結(jié)果表明,當(dāng)微環(huán)波導(dǎo)與信道波導(dǎo)耦合間距為0.14,微環(huán)波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)耦合間距為0.68時,電光OMAL開關(guān)的串?dāng)_和插入損耗幾乎zui小。在through態(tài)下,為了使串?dāng)_低于-30dB,施加的OMAL開關(guān)電壓與N的關(guān)系應(yīng)為7.19×exp(N/0.72)+1.72(V)。為了使器件的插入損耗降低到10dB以下,N應(yīng)取1~10。在不施加OMAL開關(guān)電壓(drop狀態(tài))和施加OMAL開關(guān)電壓(through狀態(tài))兩種情況下,分析了十種器件的插入損耗和串?dāng)_。drop狀態(tài)下,10種器件的串?dāng)_小于-19.5dB,插入損耗小于9.715dB;through狀態(tài)下,10種器件的串?dāng)_小于-28.7dB,插入損耗小于1.573dB。該類電光OMAL開關(guān)的結(jié)構(gòu)緊湊,其平面尺寸僅為0.331.06mm2。zui后,優(yōu)化設(shè)計了雙組2N+1環(huán)電光OMAL開關(guān),其輸出光譜響應(yīng)仍然呈箱型,當(dāng)N取1~5時,through狀態(tài)下,五種器件的插入損耗幾乎相等,約為0.24dB,串?dāng)_從-28.2dB降低到-134.2dB;在drop狀態(tài)下,五種器件插入損耗從1.40dB增加到5.12dB,串?dāng)_先減小后增加,變化范圍為-51dB到-103dB。設(shè)計了具有多波長路由功能的無源光路由器件。首先,為了保證單模傳輸、低損耗以及信道波導(dǎo)和微環(huán)波導(dǎo)相速率匹配,優(yōu)化設(shè)計了交叉耦合雙環(huán)諧振結(jié)構(gòu)的基本路由單元。采用四組基本路由單元構(gòu)建了單級四端口光路由器件,該器件具有12種I/O路由鏈路,能夠?qū)?個信道波長進(jìn)行定點路由;各鏈路的插入損耗范圍為0.02~0.61dB,各鏈路的ON端口和其他OFF端口之間的zui大串?dāng)_小于-39dB;其平面尺寸約為0.13mm2。為了對更多的信道波長實現(xiàn)路由功能,構(gòu)建了N級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的四端口光路由器,該器件可路由3N個信道波長。zui后,采用八組雙環(huán)諧振單元,設(shè)計了單級五端口無源光路由器件,它可對4個信道波長進(jìn)行定點路由,各路由鏈路的插入損耗為0.03~0.62dB,各鏈路ON端口和其他OFF端口的zui大串?dāng)_小于-39dB。同時,設(shè)計了可路由4N個信道波長的級聯(lián)五端口光路由。研制了光OMAL開關(guān)動/靜態(tài)性能的測試系統(tǒng)。為了測試光OMAL開關(guān)的性能,采用ARM7處理器和InGaAs光電探測器,設(shè)計并研制了光OMAL開關(guān)動態(tài)/靜態(tài)測試系統(tǒng)。光功率計由光電探測器、前置放大器、信號調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、主控制器、液晶顯示器等構(gòu)成。用商用光功率計對其進(jìn)行了標(biāo)定,零點漂移小于0.5dBm。作為對比,利用自主研制的光功率計和商用光功率計分別測試了光OMAL開關(guān)某端口的輸出光功率。實驗結(jié)果表明,兩種情況下測量結(jié)果基本吻合。這表明,該測試系統(tǒng)具有良好的性能,可滿足實際測試需要。鎖相放大器包括光電探測器、前置放大器、信號調(diào)理器、參考信號發(fā)生器、AD630乘法器、低通濾波器、加法器、采樣保持器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器,提取信號幅值誤差小于5%。依靠較小的體積和較高的性價比,該系統(tǒng)為光OMAL開關(guān)的性能監(jiān)測提供了解決方案。創(chuàng)新點優(yōu)化設(shè)計了交叉耦合單組、雙組2N+1環(huán)電光OMAL開關(guān),分析了該類器件的OMAL開關(guān)特性與N的關(guān)系。當(dāng)N取適當(dāng)值時,器件輸出的非諧振光被抑制,其輸出光譜響應(yīng)成箱型,同時可獲得較低的插入損耗和串?dāng)_。優(yōu)化設(shè)計并模擬了基于聚合物材料的單級四、五端口無源光路由器件;在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了具有N級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的四、五端口無源光路由,二者可分別路由3N、4N個信道波長,從而可實現(xiàn)寬光譜信號的定點路由功能。

聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)/光路由的優(yōu)化設(shè)計 
研制了用于測試光OMAL開關(guān)靜/動態(tài)性能的光功率計和鎖相放大器,并利用自主研制的光功率計和商用光功率計同時對制備的光OMAL開關(guān)性能做了測試,二者呈現(xiàn)出較好的*性。該系統(tǒng)為光OMAL開關(guān)的性能測試提供了解決方案。



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