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。     

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。     

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。     

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。     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

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。     

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。     

4×10Gb/s OTDM系统中偏振模色散自适应补偿的研究

利用信号偏振度为反馈信号，基于可变步长最大值搜索算法实现了4×10?Gb/s 光时分复用 （OTDM）系统偏振模色散（PMD）自适应跟踪补偿实验.PMD补偿器为偏振控制器加可变时延 线的四自由度结构.最大差分群时延（DGD）补偿量为25?ps，即信号的一个比特周期，补偿 时间小于50?ms. 关键词： 偏振模色散 光时分复用系统 偏振度 自适应补偿     

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。     

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     

基于半导体光放大器偏振旋转的全光缓存器

全光缓存器可实现数据包在光域内的缓存,是全光路由、伞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)的光纤环型全光缓仃器结构;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"人和"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.     

基于SOA偏振旋转光开关的性能研究

利用SOA中的偏振主态的概念,理论分析了SOA中的偏振旋转的问题,并以此为基础提出了一种基于SOA中偏振旋转的光开关。这种光开关以SOA和偏振分柬器（Polarization Beam Combiner,PBC）为核心元件,利用光在SOA中的偏振旋转实现了光信号的开关,这种光开关具有开关速度快,功率均衡,易集成等优点,实验得到的开关消光比达到24dB以上,开关速度达到20ns。     

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     

基于达曼光栅的动态光耦合器

提出了一种基于达曼光栅的动态光耦合器,通过控制装置中达曼光栅位移参量,可实现入射光束的分束或合束以及两者之间的动态转换。适当选择达曼光栅类型可实现任意N×M的动态光耦合。实验中以1550 nm光波长为例,对1×8达曼动态光耦合器进行测量,测得其实现光开关功能时插入损耗为0.43 dB,实现光分束功能时均匀性达到0.03,单路插入损耗均值为10.5 dB。该实验装置易于调节、体积小、能耗低,且关键元件达曼光栅制作工艺成熟,易于批量化生产。特别是在实现中大规模光交换阵列时,该方案就具有更明显的优越性,有实用意义。     

硅基矩形结构马赫-曾德2×2热光开关的设计与仿真

高速光开关是实现光传输路径变换的关键器件之一.对于目前马赫-曾德型光开关本身占据的尺寸较大或者在一维方向上尺度较长的缺点,提出了一种利于高度集成的矩形马赫-曾德2×2光开关单元结构.器件由基于受抑全内反射原理的沟槽型微纳分光/合光器和90°弯曲波导的L型参考/相移臂两者构成,极大地减小了由此构成的马赫-曾德光开关器件的尺寸.利用硅的热光效应,举例设计了开关器件的L型相移臂上升50℃实现π相移时需要的总长度约为84μm.同时采用有限元法分析得到在NiCr金属电极加热器上施加电压3.5V时,可以使相移臂内的脊波导层上升温度约为50℃;模拟了介质覆盖上包层不同SiO2厚度时的时间响应特性,选用上包层SiO2厚度为0.5μm时得到器件上升时间35μs、下降时间48μs的开关速度.最后使用Rsoft FullWAVE软件模块时域有限差分法仿真验证了热光开关器件的开关功能.设计的硅基矩形结构马赫-曾德2×2热光开关的平面尺寸为56×38μm2.器件具有高效紧凑的特点,使其布局配置易于向二维方向扩展,并潜在应用于硅基高密度光子集成回路及片上光互连系统.     

双轴晶体锥光效应光盘径向寻迹研究

根据晶体锥光效应提出一种光控制方法.在双轴晶体中光波沿光轴方向入射时,其传播方向随光偏振方向的不同而改变,通过控制磁光偏振调制器上磁场强度改变光的偏振方向,从而实现对激光束方向的控制.据此分析了双轴晶体锥光效应光盘寻迹的基本原理并设计出总体方案,数值模拟计算得到晶体入射光偏振角度与寻迹位移的关系,初步验证了此方案的合理性,该方案与传统机电跟踪寻迹方式相比具有结构轻巧,动态响应快等优点.同时,也为光开关、扫描等技术提供了一种新的思想和方法.     

双轴晶体锥光效应光盘径向寻迹研究

根据晶体锥光效应提出一种光控制方法.在双轴晶体中光波沿光轴方向入射时,其传播方向随光偏振方向的不同而改变,通过控制磁光偏振调制器上磁场强度改变光的偏振方向,从而实现对激光束方向的控制.据此分析了双轴晶体锥光效应光盘寻迹的基本原理并设计出总体方案,数值模拟计算得到晶体入射光偏振角度与寻迹位移的关系,初步验证了此方案的合理性,该方案与传统机电跟踪寻迹方式相比具有结构轻巧,动态响应快等优点.同时,也为光开关、扫描等技术提供了一种新的思想和方法.