光交换芯片的串扰分析与DQPSK信号传输实验

串扰和插入损耗是表征光交换芯片传输性能的重要参数。将串扰与插入损耗特性结合起来,提出一种分析光交换集成芯片串扰的理论模型,考虑了串扰对开关路由的依赖性。实验测量了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的4×4拜尼兹结构的光交换集成芯片的串扰和插入损耗系数,以及不同开关路由状态下40 Gb/s差分四相相移键控(DQPSK)信号的传输性能,实验结果与理论分析基本一致。根据测得的串扰和插入损耗系数,计算了16×16光交换芯片串扰范围。     

光分组交换节点中缓存器对串扰相干特性的影响

研究了光分组交换中光输出缓存器引起的排队延迟对节点串扰特性的影响，建立了节点串扰特性与缓存器长度之间关系的数学模型，结果表明，对光分组交换节点，由于缓存器的存在，串扰源数目随缓存器的长度增加而增加；串扰中，非相干串扰占多数，数目随机的相干串扰的影响较小，且当缓存器较长时，相干串扰的影响可以忽略，即可将所有串扰视为非相干。     

用于WDM光网络的一种低串扰无损耗光开关矩阵

提出了一种低串扰无损耗的光开关矩阵.该结构是在扩展Benes（DB）结构的基础上通过改进得到的称为改进的扩展Benes（IDB）结构,并通过进一步的改进得到各级改进的扩展Benes（GIDB）结构.理论分析了IDB结构和GIDB结构中串扰产生的机理和对信号的影响，比较了几种结构的信噪比和光交换容量之间的关系.发现随着光交换规模的扩大，GIDB结构相对于DB结构信噪比明显提高.实验研究了4×4的IDB、GIDB结构中串扰引起的误码率降低以及眼图的恶化情况.结果表明GIDB结构能有效减少串扰的影响.     

全光网中的同频串扰

本文分析了全光网中光分插复用节点和光交叉连接节点的同频串扰问题.同频串扰分为相干串扰和非相干串扰,他们对网络性能的影响不同.我们对节点的同频串扰进行了详细的分析和理论推导,并得到了其光功率代价和同频串扰之间的数学关系.     

WDM网中同频串扰的研究

串扰是波分复用(WDM)光网络中限制光交叉连接(OXC)节点容量的一个重要因素.本文分析了相干和非相干串扰对通过OXC节点的光信号的影响,给出了固定和最佳判决门限两种情况下的光功率恶化,并进行了仿真计算.结果表明相干串扰对系统的影响很大.与固定判决相比,采用最佳判决可以降低串扰影响.串扰引起的光功率恶化主要取决于复用波数M,而与输入光纤数N关系不大.为了减小串扰对网络的限制,可以在OXC节点内使用滤波器.     

一种全光开关及任意比能量输出光分束器的设计

基于光子晶体非线性Kerr效应设计了一种结构简单的任意比能量输出光分束器, 通过控制抽运光的强度来控制端口能量输出比. 该结构还可以实现控制光传输的动态开关作用, 并且具有插入损耗低、无串扰、信号光的开/关两个状态下的透射率相差非常大的特点, 因此该光开关具有很高的开关比. 关键词： 全光开关 光分束器 非线性Kerr效应 光子晶体     

低串扰聚合物交叉耦合串联五环谐振电光开关(英文)

利用两组串联五环谐振器以及它们与两信道波导的交叉耦合作用,优化设计并模拟了一种超低串扰2×2新型聚合物电光开关.为了表征器件的输出光功率特性,给出了器件结构、分析理论和相关公式.为了在下行端口(drop端口)得到箱型光谱响应以及极低的串扰和插入损耗,优化了微环谐振级数和耦合间距.对器件输出光功率和输出光谱的模拟分析结果显示,器件交叉和直通态间的切换电压为4V,交叉和直通态下两端口间的串扰分别为-66dB和-54.7dB,插入损耗分别为2.34dB和0.24dB.在1GHz方波信号作用下,器件drop端口的上升和下降时间分别为15ps和90ps.由于聚合物微环的弯曲半径仅为19.45μm,因此该器件具有超紧凑的尺寸,其长度和宽度仅为0.407mm,约为马赫-曾德尔干涉仪或者定向耦合器等一般结构聚合物电光开关长度的1/10.依赖于小的封装尺寸和极低的串扰,该器件可以高密度地集成在光电子芯片上,在光片上网络中光信号的控制方面具有潜在的应用.     

级联光交叉连接和光分插复用系统串扰研究

分析了光网络节点串扰产生的原因以及级联光交叉连接(OXC)和光分插复用(OADM)系统的串扰,对级联系统进行模拟,计算并分析了光开关隔离度、上路信号的功率差对系统误码率的影响,得出了光开关隔离度是产生串扰的主要原因、在光开关前进行功率均衡有利于提高系统误码性能等结论.     

多信道接入微谐振环波长选择开关特性

对一种新型结构微谐振环波长选择开关的特性进行了研究.分析了器件的工作状态和相应的开关操作,利用新型光强传递函数公式,对器件不同工作状态的光谱响应和不同开关操作的开关响应进行了数值模拟,讨论了耦合系数和损耗对光谱响应和开关响应的影响.结果表明,该器件可以实现三个信道同时接入、两个信道同时接入、单信道接入以及无信道接入等四种方式的信号波长选择性接入.多信道接入方式的开态串扰性能变差,关态的串扰性能不受影响.实现器件上述接入方式之间转换的开关操作可以分成三类,开关操作达到最佳关态串扰时的小微环折射率变化值都在6.0×10－3左右,而实现完全开关时的小微环折射率变化值小于8.0×10－4,表明易于通过热-光效应实现开关操作,并且温度调制的控制容差较大.损耗对器件开关特性的影响结果表明可根据损耗的实际数值,优化信道关闭时的微环折射率取值.     

具有单一复合调制区的多模干涉效应耦合器1×3光开关的分析

基于多模干涉自映像原理，分析了一种仅含一个复合调制区的1×3光开关。该开关处于不同工作状态时，调制臂上所加相位调制量之间存在倍数关系，于是可将调制臂上的相移器组合成一个复合调制区，通过连续改变复合调制区的折射率变化量，因此可以将来自任一输入端的光场轮流切换到任意输出端口。以Al0.07，Ga0.93As／GaAs脊形波导结构为例，采用BEAMPROP软件，对该开关进行了优化和理论验证。消光比高达30．3dB；相邻通道之间的串扰低于-29．8dB；在1．31μm工作波长处约50nin的波谱范围内，串扰低于-20dB。该结构可简化传统多通道开关的调制方法，降低外加控制方法的复杂程度。     

具有单一复合调制区的多模干涉效应耦合器 1×3光开关的分析

基于多模干涉自映像原理,分析了一种仅含一个复合调制区的1×3光开关。该开关处于不同工作状态时,调制臂上所加相位调制量之间存在倍数关系,于是可将调制臂上的相移器组合成一个复合调制区,通过连续改变复合调制区的折射率变化量,因此可以将来自任一输入端的光场轮流切换到任意输出端口。以Al0.07Ga0.93As/GaAs脊形波导结构为例,采用BEAMPROP软件,对该开关进行了优化和理论验证。消光比高达30.3 dB;相邻通道之间的串扰低于-29.8 dB;在1.31μm工作波长处约50 nm的波谱范围内,串扰低于-20 dB。该结构可简化传统多通道开关的调制方法,降低外加控制方法的复杂程度。     

基于扩展Benes结构的光交叉连接节点中串扰积累特性分析

无论是光路交换还是光突发交换,都离不开有光开关矩阵组成的光交叉连接节点(OXC).OXC节点是组建波分复用光网络的基本单元,OXC节点引入的串扰成为限制其投入实用的主要原因.理论分析了基于扩展Benes(DB)结构和改进扩展Benes(GMDB)结构的三种典型OXC结构中的带内串扰,结果表明基于DB结构和GMDB结构的OXC节点可以完全消除低于二阶的各类串扰.数值模拟了基于两种结构的OXC节点中带内串扰的积累特性,发现基于GMDB结构的OXC节点能大大降低串扰引起的功率代价,实验测量了8×8DB结构和GMDB结构中串扰的影响,实验结果证实了GMDB结构的低串扰特点.同时与基于DB结构的OXC节点相比,基于GMDB结构的OXC节点对光开关串扰系数的要求放宽了5 dB,大大降低了对光开关隔离度的要求.     

WDM光网络串扰特性分析与实验研究

提出了WDM光网络系统串扰分析统一的数学模型,分析比较了WDM光网络系统各种串扰的起源与特征,实验研究了不同的非相干串扰代价下,WDM光网络系统的功率代价.对应1dB功率代价下,得出WDM光网络系统对应非相干串扰代价容限小于-20dB的结果.     

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。     

OPS网络中SOA交换矩阵的串扰研究

通过对光开关和节点流量进行建模，利用新颖的等效串扰系数法，研究了基于XGM效应的SOA开关矩阵在OPS网络中的串扰问题.分析了SOA的各种参量以及节点流量特性对开关隔离度、节点中由串扰造成的误码率以及节点级联能力的影响.提出了优化SOA交换矩阵的具体措施，包括提高SOA的载流子寿命、控制脉冲能量和节点中流量的单播特性，以及降低SOA的饱和能量和有源区长度等.     

一种智能光网络中的亚毫秒光开关阵列

设计研制了一种亚毫秒级微机械光开关阵列.该阵列驱动电压为5V,开关时间小于750μs, 插入损耗在0.6 dB～0.8 dB之间,串扰<－70 dB.具有结构简单、成本低廉、可大规模集成的优点,能很好地解决智能光网络节点连接设备OADM快速信号转换和串扰问题.详细介绍了该光开关阵列实现原理,报告了器件性能测试,并应用FEA软件分析了开关单元中磁场和开关驱动过程.     

串扰对密集波分复用网络扩展性的影响

串扰是限制密集波分复用网络扩展的一个重要因素。理论分析了三种典型光交叉连接中的串扰。结果表明基于扩展贝奈斯光交换结构的光交叉连接可以完全消除低于二阶的各类串扰,同时,若将可调谐的窄带滤波器引入到结构2中可以消除低于三阶的各类串扰。用数值模拟的方法分析了带内串扰对强度调制直接检测网络扩展性的影响。结果表明,基于扩展贝奈斯光交换结构的光交叉连接对器件串扰系数的要求得到了很大的放宽,用它来组建的密集波分复用网络具有很好的扩展性。串扰多是由构成光交换节点中各种器件的非理想性造成的,通过分析得出器件中产生的串扰可以从系统中得到很好的解决。     

交叉相位调制对非线性光纤环镜中光脉冲传输的影响

基于耦合非线性薛定谔方程，采用分步傅里叶方法分析了在单波长信道和WDM（波分复用）4波长信道中XPM（交叉相位调制）对高速NOLM（非线性光纤环镜）光开关中脉冲传输的影响.数值计算表明：XPM造成NOLM中信号脉冲串扰与畸变，并造成NOLM开关性能的下降.WDM系统NOLM光纤环中的同向传播的各波长之间的XPM串扰比相向脉冲之间的XPM效应的影响更大，并且波长越短输出功率越低，中间信道受XPM的影响所导致的脉座现象和走离效应比两侧波长信道严重.     

一种基于级联半导体光放大器环镜的光串并转换器

为了实现高速光信号的降速处理,提出了一种基于级联半导体光放大器环镜(SLALOM)的光串并转换器,用于实现将高速串行光脉冲信号转换成低速并行光脉冲信号.该光串并转换器采用串联SLALOM组成,将前一级SLALOM的输出作为后一级SLALOM的输入;SLALOM之间的光传播时延为输入光信号比特周期;设置控制光与信号光脉冲时序,实现各级SLALOM光脉冲并行输出.通过采用1×10光串并转换器实现将80 Gb/s串行信号转换为10路8 Gb/s并行信号,并对控制、信号脉冲光功率和时间偏移量器件参量进行了优化.对于1×10光串并转换器,端口接收灵敏度差异小于10 dB.该光串并转换器光功率损耗小、易于扩展并行端口数目,可用于光通信领域中的高速解复用、光信号处理和光交换系统中.     

一种基于级联半导体光放大器环镜的光串并转换器（英文）

为了实现高速光信号的降速处理,提出了一种基于级联半导体光放大器环镜(SLALOM)的光串并转换器,用于实现将高速串行光脉冲信号转换成低速并行光脉冲信号.该光串并转换器采用串联SLALOM组成,将前一级SLALOM的输出作为后一级SLALOM的输入;SLALOM之间的光传播时延为输入光信号比特周期;设置控制光与信号光脉冲时序,实现各级SLALOM光脉冲并行输出.通过采用1×10光串并转换器实现将80Gb/s串行信号转换为10路8Gb/s并行信号,并对控制、信号脉冲光功率和时间偏移量器件参量进行了优化.对于1×10光串并转换器,端口接收灵敏度差异小于10dB.该光串并转换器光功率损耗小、易于扩展并行端口数目,可用于光通信领域中的高速解复用、光信号处理和光交换系统中.