与偏振无关的双向3×3光开关结构设计

利用传统成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器、反射镜和四分之一波片构成的3×3光开关。该光开关具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点。根据其路由控制表对该3×3光开关交换模块功能的实现进行了分析,结果表明,通过对各相位型空间光调制器状态的调整,控制通过其信号光的偏振态,完成信号光的路由,该交换模块可以完成输入信号光的全排列无阻塞输出与交换。同时,该交换模块具有一定的扩容和重构能力,对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。     

与偏振无关的双向3×3光开关结构设计

利用传统成熟的偏振控制技术，设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器、反射镜和四分之一波片构成的3×3光开关。该光开关具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点。根据其路由控制表对该3×3光开关交换模块功能的实现进行了分析，结果表明，通过对各相位型空间光调制器状态的调整，控制通过其信号光的偏振态，完成信号光的路由，该交换模块可以完成输入信号光的全排列无阻塞输出与交换。同时，该交换模块具有一定的扩容和重构能力，对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。     

与偏振无关双向2×2和4×4自由空间光开关

利用成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器和反射镜构成的2×2光开关,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制灵活方便、功能实现与信号光的偏振态无关以及可以双向交换等特点;在此基础上通过2×2光开关的串连,设计了一种与偏振无关的双向4×4光开关的实验模块,根据其路由选择与控制方法,得到了4×4光开关实现信号光全排列无阻塞输出与交换对应的路由状态表,并对该实验模块的功能实现进行了详细的分析与讨论。     

与偏振无关双向2×2和4×4自由空间光开关

利用成熟的偏振控制技术，设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器和反射镜构成的2×2光开关，该光开关所用器件少，具有结构简单紧凑、控制灵活方便、功能实现与信号光的偏振态无关以及可以双向交换等特点；在此基础上通过2×2光开关的串连，设计了一种与偏振无关的双向4×4光开关的实验模块，根据其路由选择与控制方法，得到了4×4光开关实现信号光全排列无阻塞输出与交换对应的路由状态表，并对该实验模块的功能实现进行了详细的分析与讨论。     

4×4自由空间光开关结构及其矩阵分析

光开关是全光通信网络中的一种重要的光无源器件。提出了一种4×4自由空间光开关的结构设计方法,并进行了矩阵理论分析。该4×4光开关具有新颖的光模块化结构,该光开关结构仅由偏振分束组合棱镜,λ／4波片,λ／2波片,直角棱镜,全反镜和偏振光调制器组成,对光开关的控制与输入光束的偏振态无关。所有的输出端口可以和输入端口无阻塞地互连交换。这种新型的光开关结构具有光学元件少,结构紧凑,模块化,与偏振无关的特点。基于4×4光开关的矩阵分析得到了路由控制表,为4×4光开关从任意输人端口到任意输出端口的路由控制状态提供了理论分析手段,从而可以方便地实现无阻塞地光交换开关矩阵的路由控制功能。     

光互连网络中的光学比较交换实现方法

本文提出了一种全混洗交换光互连网络中对两个数字光信号进行比较交换的新方法。用液晶光调制器和光导开关构成数字光信号交换控制单元,自动完成两列数字光信号大小的并行比较和交换     

数字光开关网络中四功能交换开关光学Omega网络

本文提出了一种用于数字光开关网络中，四功能交换开关光学Ｏｍｅｇａ网络。文中详细地阐述了用液晶空间光调制方法实现光学四功能交换开关，和Ｏｍｅｇａ互连网络的原理，并给出了光学系统和实验结果。     

光寻址2×2光学开关及3－D集成光学蝶形互连网络的实现

在光学多级互连网络的实现中，光学２×２开关的构造是至关重要的。本文介绍一种构成光寻址２×２光学开关的方法，该方法是在方解石晶体的双折射性质的基础上，利用普克尔斯只读光调制器（ＰＲＯＭ）来控制入射光的偏振态，从而实现光寻址２×２光学开关，这种开关具有许多优点，并且可以在３－Ｄ方向堆栈集成。利用该开关可以很方便地实现３－Ｄ集成的蝶形互连网络     

基于波长和模式混合复用的片上光交换网络架构

为有效地提高片上光交换网络的交换容量及规模,提出了一种基于波长和模式混合复用的无阻塞片上光交换网络架构。首先设计了基于微环谐振器的波长和模式混合复用的2×2光开关,并采用Benes拓扑互连成大规模无阻塞的交换网络。此外,通过设计波长和模式选择及复用模块,使所有节点间能够并行传输数据,并支持多播通信。为了验证所提观点,利用Ansys Lumerical仿真平台模拟了一个支持2种模式和4种波长混合复用的16×16光交换网络。仿真验证了所提交换网络能够实现所有节点间多维复用信号的并行数据交换,且16×16网络的最大插入损耗小于2.1 dB,模间串扰小于-18.4 dB,网络最大和最小插入损耗差值小于0.5 dB,证明该交换网络具有良好的公平性。最后将所提结构与传统的基于单波长单模式以及多波长单模式的光交换网络进行对比,证明了所提结构可以在不增加波长成本的情况下提升交换网络的容量及节点的规模。     

反-逆混洗光电混合循环排序网

提出了一种新型光电混合循环排序网络。排序网的互连级采用自由空间光学反－逆混洗（Ｃｏｍｅｇａ）互连,比较交换节点列阵采用硅互补金属－氧化物－半导体－自由光效应器件（ＣＭＯＳ－ＳＥＥＤ）光电混合集成电路来实现。由于反－逆混洗多级网络各互连级完全相同,该排序网络通过采用循环结构大大地简化系统所需的硬件。通过采用并行比较交换节点进一步提高了排序网络中比较操作的速度。     

A module design of rearrangeable nonblocking double omega optical network using binary optics elements

Omega network plays an important role in all optical communication and optical interconnection networks. In this paper, a novel technology, which binary optics element (micro-blazed grating array) can realize perfect shuffle transform including inverse perfect shuffle and left perfect shuffle, is proposed. Moreover, by a cascade of inverse perfect shuffle and left perfect shuffle, a multistage rearrangeable nonblocking omega network can be constructed. Simultaneously, the bipartition graph algorithm (BGA) is adopted to ascertain the state of node switch in each node stage (straight or crossover connection). At last, a module of the rearrangeable nonblocking omega network which is integrated with polarizing beam-splitter, half-wave plate, micro-blazed grating array, is presented. It can accomplish the functions of 8-channel signal beams’ sorting and switching without routing conflict and blocking, and has advantages of being compact in structure, easy to integrate, efficient in performance etc. Finally, both the theoretical analysis and the experimental result show that this module proposed here may be helpful in free-space optical interconnection network and optical information processing.     

全混洗交换Omega互连网络的光学实现

本文提出了一种由左、右全混洗和空间光开关列阵组成的等效Omega网络;成功地设计了一种实现全混洗互连的低损耗,等程的光学组合棱镜.由两块光学组合棱镜和空间光开关列阵组合成的光学系统实现了全混洗交换光学互连网络,该光学互连网络已在实验中得到了证实.     

64×64全交叉互连函数的光学实现

光互连全交叉网络在巨型计算机和光子交换网络系统等领域具有十分重要的潜在应用。本文在自行设计研制成功棱镜光栅和６５×６５大列阵Ｄａｍｍａｎｎ光栅的基础上，运用自由空间光学互连技术实现了６４×６４全交叉网络的互连函数。采用互连矩阵对输出图样进行了计算，结果与实验吻合。     

基于MEMS光开关的机群系统光互连网络

基于MEMS光开关设计了星型环型混合拓扑的光互连网络,为其开发了具有硬件路由功能的光互连网络控制卡(ONIC),以LAN为控制网络实现了对MEMS光开光的动态配置。提出了影响网络系统整体性能的关键因素,分析并测试了光互连网络的通信性能。环网稳定带宽达51Mb/s,峰值数据传输率可达1Gb/s,且数据量在3Mb以上时,网络整体性能明显提高。     

A scheme of optical interconnection for super high speed parallel computer

An optical cross connection network which adopts coarse wavelength division multiplexing (CWDM) and data packet is introduced. It can be used to realize communication between multi-CPU and multi-MEM in parallel computing system. It provides an effective way to upgrade the capability of parallel computer by combining optical wavelength division multiplexing (WDM) and data packet switching technology. CWDM used in network construction, optical cross connection (OXC) based on optical switch arrays, and data packet format used in network construction were analyzed. We have also done the optimizing analysis of the number of optical switches needed in different scales of network in this paper. The architecture of the optical interconnection for 8 wavelength channels and 128 bits parallel transmission has been researched. Finally, a parallel transmission system with 4 nodes, 8 channels per node, has been designed.     

光互连技术在信号处理中的某些应用

叙述了近年来在天津大学研究及开发光互连网络的情况。这些研究围绕着解决信号传输中的延迟和通信带宽,开展的研究工作有：完成包括64个处理器的光电混合处理器阵列系统;giga—bit／s机群系统光互连链路;在链路中采用时分复用技术(TDM),实现了“虚拟并行传输”;在链路中设计了硬件路由功能,并组成光环网;在网络系统中实现波长路由,并建立了波长路由双环网,采用该技术可以避免路由延迟;在光互连网络中应用了MEMS光开关,实现了星型一环形二级结构;用同步光传输技术实现了多通道数据传输卡。     

基于Norland紫外固化胶的热光开关器件

采用新型聚合物材料Norland紫外固化胶（NOA）制备了聚合物M-Z型热光开关器件。对NOA薄膜材料的光学性质进行了表征,采用感应耦合等离子体（ICP）方法制备出形貌良好的波导器件。测得在1 550 nm波长下,长2.2 cm的直波导插入损耗为8.3 dB。在电极上施加直流信号,测得热光开关的消光比为11 dB,驱动功率为85 mW。引入直流偏置网络,获得了器件的开关特性曲线,测得开关器件的上升时间为1.085 ms,下降时间为489.5μs。实验结果表明：NOA材料在热光开关及其它聚合物光波导集成器件的制备中具有很大的应用潜力。     

水下无线光通信自组织网性能分析

针对无线光通信工作频率高、通信频带宽、数据传输能力强、传输距离远的特点,提出建立水下无线光通信自组织网。为解决水下无线光通信点对多点通信的问题,提出了一种组合折反射镜,为建立移动自组织网（MobileAdhocNetwork,MANET）提供条件。研究利用OPNET对按需距离向量协议（AODV）进行仿真,通过设置移动节点参数模拟水下无线光通信自组织网,分析了不同网络规模、不同节点速度、不同发包率对网络的吞吐量、时延、误比特率等性能的影响。仿真结果表明,AODV在节点速度5m／s--10m／s以下,网络规模10个节点左右,发包率小于20packets／s时对网络拓扑变化的适应性较好。     

Design of Two-Dimensional Optimized Banyan Networks

A smart two-dimensional optical Banyan network is proposed. Polarization switching logic of light is applied for the design of this network. The main element for the connections of the network is an optical crossbar switch that is composed of a half-wave plate, a programmable polarization switch, and a couple of birefringent plates. By the proposed optical crossbar switches, all permutations of the link patterns required in the network are generated due to the optimized design of the switching logic. As a result, complicated routing control of ordinary Banyan networks is much reduced and a simple two-dimensional optical Banyan network with straight interconnections between successive stages of the networks can be realized.     

Optical Implementation of CMOS/SEED Optoelectronic Integrated Crossbar Interconnection Network

An optical implementation of CMOS/SEED optoelectronic integrated crossbar interconnection network is reported. The CMOS/SEED smart pixel arrays with O/E light windows are used as logical controlling switch nodes. High/lower modulating ratio of the output light density is about 1.4. The light beam is supplied by a 0.85 μm semiconductor laser diode. 8×2 spot arrays formed by a computer-generated phase grating are used as the pumping light beams for CMOS/SEED light modulators. High-precision 2-D optical fiber bundle arrays are used as the I/O access devices. 16×16 optical crossbar interconnection network is realized using our experimental setup. It is easy to couple with CMOS/SEED smart pixel arrays by using 2-D optical fiber bundle arrays as the I/O access devices. Compact in comparison with other optical interconnection systems.