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。     

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。     

光互连网络中四功能交换开关研究

由节点开关单元按照一定的连接规则所构成的光互连网络,在全光通信和光信息处理中具有重要的应用。基于节点开关一般实现光信号的直通和交换功能的特点,利用成熟的偏振光控制技术,通过位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制,完成信号的路由和开关动作,从而设计出具有直通、交换、上播和下播功能的节点交换开关。与传统设计思想相比,该方法不仅能够充分利用信号光的能量,有效的减少光能量的损耗,而且还具有与偏振无关等特点。该四功能交换开关,对于优化和拓展光互连网络的结构和功能具有一定的意义。     

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。     

与偏振无关的1×4光开关

提出了一种基于折射棱镜与偏振无关的 1×4 光开关的设计及应用,主要介绍了该器件的结构、原理及误差分析,该器件采用一个单光纤准直器和两个双光纤准直器对光路进行耦合,并利用继电器带动折射棱镜灵活切换光路。该器件主要用于光网络系统之间的互联和光网络的保护、备份上,实验结果表明具有体积小、插损低、可靠性好等特点。     

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     

单块晶体2×2光开关

利用晶体的双折射和全内双反射现象以及晶体的电光效应 ,设计了一种单块晶体集成的 2× 2光开关 ,将一个电光调制器和两个光束分束器集成到一块铌酸锂晶体上 ,实现了光束合束、偏振态调制和光束分束三种功能。根据这种光开关的工作原理 ,给出两种开关结构 ,一种是易于级联的垂直入射结构 ,另一种是有较低操作电压的倾斜入射结构 ,并对倾斜入射结构的光开关进行了制作和测试。实验结果表明 :这种集成结构的 2× 2光开关操作电压低 ,串扰小 ,能量损耗小 ,抗干扰 ,稳定可靠 ,适用于各种光学互连网络。     

基于2×2光开关的光交换系统研究

本文详细描述了基于光信元（photoniccel）进行交换的光交换系统模型,讨论了光信元的帧结构方法,并完成了2×2LiNbO₃光开关交换单元实验,其技术性能指标为:工作速率155Mb/s;消光比优于20dB;插入损耗小于5dB。     

Polarization-independent bidirectional 4×4 optical switch in free space

Optical switches play an important role in all optical communication networks and multiprocessor computer systems. The 2×2 and 4×4 optical switches are the basic units of large-scale switch matrices. Using a conventional polarization control method, the optical switch system and structure is optimized, and a novel optical switch is proposed, which has the advantages of relatively low crosstalk and insertion loss, compact and simple construction, higher performance and cost effectiveness. First, a novel 2×2 optical switch is proposed using phase spatial light modulator (PSLM), polarizing beam splitter (PBS) and mirror. This configuration uses fewer optical components, is compact in structure, efficient in performance, and insensitive to polarization of the signal beam. Second, a new optical experimental module of 4×4 optical switch is presented by cascading a 2×2 optical switch. The routing method of polarization-independent bidirectional 4×4 optical switch is investigated. Finally, the operational characteristics of the polarization-independent bidirectional 2×2 and 4×2 optical switches are discussed in detail.     

Optical implementation of (3, 3, 2) regular rectangular CC-Banyan optical network

CC-Banyan network plays an important role in the optical interconnection network. Based on previous reports of (2, 2, 3) the CC-Banyan network, another rectangular-Banyan network, i.e. (3, 3, 2) rectangular CC-Banyan network, has been discussed. First, according to its construction principle, the topological graph and the routing rule of (3, 3, 2) rectangular CC-Banyan network have been proposed. Then, the optically experimental setup of (3, 3, 2) rectangular CC-Banyan network has been designed and achieved. Each stage of node switch consists of phase spatial light modulator (PSLM) and polarizing beam-splitter (PBS), and fiber has been used to perform connection between adjacent stages. PBS features that s-component (perpendicular to the incident plane) of the incident light beam is reflected, and p-component (parallel to the incident plane) passes through it. According to switching logic, under the control of external electrical signals, PSLM functions to control routing paths of the signal beams, i.e. the polarization of each optical signal is rotated or not rotated 90° by a programmable PSLM. Finally, the discussion and analysis show that the experimental setup designed here can realize many functions such as optical signal switch and permutation. It has advantages of large number of input/output-ports, compact in structure, and low energy loss. Hence, the experimental setup can be used in optical communication and optical information processing.     

电光调制2×490°相移空间光学桥接器

基于LiNbO3晶体的双折射和电光效应设计制作了一种2×4的90°相移自由空间光学桥接器。该桥接器利用晶体的双折射效应进行信号光和本振光的分光/耦合,电光效应引入相位调制,在给定电场条件下实现2×4 90°空间光学桥接器的功能。对空间光学桥接器进行了实验测量和分析。实验结果表明该桥接器性能良好,相位连续可调,相位误差可通过电压调制补偿,应用于相干接收系统。     

An Easily Operating Polymer 1×4 Optical Waveguide Switch Matrix Based on Vertical Couplers

A three-dimensional （3D） polymer thermo-optic （TO） 1 × 4 waveguide switch matrix based on vertical couplers is demonstrated. It consists of four basic 3D switch units and because of its 3D structure, its construction is compact, only 9 mm in length; moreover, the control logic of the entire switch is very simple, the light signal can be easily switched to any output port by operating only a single switch unit. The finished devices exhibit a switching extinction ratio greater than 21 dB for all of four output ports and the crosstalk between two adjacent output ports is lower than -19 dB. The rise time and the fall time of the switch matrix are 0.8ms and 1.4ms, respectively. The required electrical power to initiate the switching function for M1 switching units is about 50mW.     

菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达实验室验证

对菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达进行了实验室尺度条件下的原理验证实验。实验中利用不同曲率半径、垂直正交偏振的两个球面波通过二维(2D)扫描方式照明远距离处的目标,接收望远镜接收到的目标回波经过偏振分光镜分成两束作为信号光和本振光进入2×4 90°桥接器,桥接器输出的四路光信号被两个平衡探测器接收,平衡探测器输出电信号经模数转换后经过复数化、两维相位二次项匹配滤波算法处理后可以重构出目标图像。对4.3m处点目标和2D面目标进行了成像实验,取得了具有良好成像分辨率和对比度且带有散斑效应的预期成像结果,证明了该合成成像激光雷达概念的正确性。     

利用光折变晶体的电光、压电效应实现2×2光开关的原理

讨论了在光折变LiNbO3晶体中建立电场控制的 2× 2直通交换开关的原理设计方案。通过控制读出光栅时外加电场的大小使读出光满足或偏离布拉格条件 ,从而控制衍射效率为 1或 0 ,实现开关的交换和直通操作。全面考虑了电场作用下晶体的压电和电光效应 ,基于衍射效率公式和光栅的布拉格条件 ,给出了为获得最佳衍射效率比时外加电场及写入光束比与记录角度间的关系曲线