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。     

高压GaAs光导开关的锁定及延迟效应机理分析

利用二维器件模拟程序MEDICI对GaAs光导开关（PCSS's)的动态非线性特性，特别是高场下呈现出的锁定及延迟效应的工作机制进行了仿真研究，仿真结果表明深能级陷阱能显著影响开关中的电场，载流子，电流密度等分布，引起电流的延迟，使开关中某些区域的电场动态增强，并足以达到雪崩的强度，从而引起载流子雪崩倍增，并在外电路的作用下，使开关进入锁定状态，仿真结果与实验现象基本相符，由此得出结论：高压GaAs光导开关实验中所观察到的锁定及延迟等现象均与开关材料中故意或非故障引入的深能级陷阱密切相关。     

光纤直接耦合微加工型1×2光开关

设计研制了一种新型小体积,低成本的1×2光纤直接耦合微加工型光开关.该器件使用电磁微线圈驱动一封装在微加工柔性框架上的活动光纤,使其对准另两根固定光纤,实现光路转换.驱动电压为5 V,开关时间小于2 ms,插入损耗达到0.9~1.1 dB.器件构造工艺采用了CNC雕刻技术和EDM技术.本文剖析了器件损耗,用有限元软件ANSYS分析了器件的磁场和弹簧受力而优化结构设计,并报告了器件性能测试.     

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。     

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。     

GaAs2×2Mach-Zehnder光波导开关调制器

报道了GaAs2×2非对称Mach-Zehnder光波导开关调制器的研制结果,分析了这种开关的工作原理和产生串音的因素.采用两个非对称X型耦合器代替传统的Y分支耦合器,得到了性能良好的X型3dB耦合器.λ=1.15μm时,器件的串音比小于-22.4dB,开关电压约1.2V.     

高速微型1×2磁光开关

设计和分析了一种新型的用于全光通信网络的高速微型1×2磁光开关,包括光学光路和高速控制. 纳秒脉冲发生器的纳秒脉冲电流用于控制传输1550 nm光束的磁光晶体的磁化强度. 对纳秒脉冲发生器的电路设计方案和纳秒脉冲磁场设计方案分别进行计算机仿真和实验验证. 结果表明：纳秒脉冲发生器能够输出上升沿1.9-3.2 ns、上升幅度10-90 V和脉宽4-100 ns的脉冲. 在单片机MCU的控制下,可以实现光束的平稳切换,目前的开关时间小于1 μs.     

非硅基底1×4微机电系统光开关

设计研制了一种小体积、低成本、可扩展的低电压非硅基底 1× 4微机电系统光开关。开关单元由电磁驱动 ,微反射镜绕直径 10 0 μm转轴转动 ,驱动电压为 5V ,开关时间小于 2ms,插入损耗小于 0 .84dB ,具有断电自锁功能。器件构造工艺采用微细电火花加工技术。用有限元法分析受力和磁场 ,进行结构优化设计 ,并着重介绍开关的实现及性能     

一种超小型1×2微机械光开关

设计制作了一种非硅基底的1×2微机械光开关,利用电磁驱动微反射镜运动实现输出端口切换,开关时间＜3 ms,封装尺寸缩小至21 mm×16 mm×12.6 mm,驱动电压5 VDC,经5×106次开关重复性测试,性能稳定.     

GaAs光导开关飞秒激光点触发实验及分析

针对光导开关阵列和光纤分束耦合的实际应用环境,提出一种新的实验方案,用于测试当触发光源相对于开关光敏面为点光源时入射位置对输出脉冲的影响.实验证明,不同的入射位置对开关输出脉冲有很大的影响.在入射光从负极向正极扫描过程中输出脉冲逐渐增强,在正极附近输出达到峰值,但在电极边缘处有所减弱.分析表明,这一现象和开关体内电场的分布有密切联系.     

改进型非对称Y分叉内全反射光开关特性分析

提出一种改进型非对称Y分叉内全反射光开关,较详细地分析了结构参量对光开关消光比和损耗的影响,优化设计后开关的消光比可大幅度提高,并给出了一种优化设计的方案.     

GexSi1—x／Si异质结无间距定向耦合光开关模型分析

提出一种简便可行的ＧｅｘＳｉ１－ｘ异质结无间向耦合光开关（ＢＯＡ型－Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｎ ＯｐｔｉｃａｌＡｃｔｉｖｅ）。该方法采用等离子体色散效应分析了这种光开关学调制查理；采用异质结超注原理分析了开关的电学性质，并根据曲单模脊形波导理论和上述，设计了利用双模干涉机制工作的Ｇｅ０．０５Ｓｉ０．９５／Ｓｉ异质结ＢＯＡ型光开并的结构参数和电学参数。     

N × N集成光开关阵列模型

报道了由2N个1 × N 多模干涉马赫-曾德尔光开关组成的N × N光开关阵列结构,分析了这种结构的开关阵列优势和局限性.用场传输矩阵方法建立了1 × N多模干涉光开关的光场传输方程.给出了光开关阵列从任一输入端输入、从任一输出端输出时阵列开关的工作条件.在上述原理及理论基础上分析了4×4光开关阵列的结构和工作条件.     

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。     

1×16多模干涉型GaAs光功分器的研制

设计并制作了一种能直接与通信用标准单模光纤阵列相耦合的 1× 16多模干涉型光功分器。其输入、输出单模波导采用离散谱折射率法优化设计 ,获得了脊宽为 3μm、脊高为 2 .9μm和理论传输损耗约为 0 .0 2 8dB cm的单模脊形光波导。分析表明 ,这种深刻蚀多模干涉型光功分器具有较大的制作容差性、较宽的工作带宽以及几乎可忽略的极化依赖性。测试结果表明 ,器件实现了 1× 16光功分器功能     

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。     

大功率GaAs光导开关寿命实验研究

设计并制作了18 mm间隙的半绝缘GaAs光导开关,开关芯片采用标准半导体工艺制作并封装在陶瓷基板上。测试了光导开关在20 kV工作电压、1 kA工作电流时,不同重复频率工作的开关寿命,结果表明,开关寿命4 000次～7 000次,且随着重复频率的提高,开关寿命有所降低。初步分析了导致开关失效的原因为热损伤,包括局部发热导致的连接损伤和材料损伤以及整体发热导致的暗态电阻下降。     

大功率GaAs光导开关寿命实验研究

设计并制作了18 mm间隙的半绝缘GaAs光导开关,开关芯片采用标准半导体工艺制作并封装在陶瓷基板上。测试了光导开关在20 kV工作电压、1 kA工作电流时,不同重复频率工作的开关寿命,结果表明,开关寿命4 000次~7 000次,且随着重复频率的提高,开关寿命有所降低。初步分析了导致开关失效的原因为热损伤,包括局部发热导致的连接损伤和材料损伤以及整体发热导致的暗态电阻下降。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的1×8硅基热光开关

设计并制备了一种基于树形结构的1×8硅基热光开关,该热光开关由1个2×2和6个1×2马赫-曾德尔干涉仪的基本单元结构组成。该1×8硅基热光开关采用与互补金属氧化物半导体兼容的工艺制造。通过氮化钛加热器来改变波导的温度,利用硅的热光效应实现光开关功能。实验结果表明：在1550 nm工作波长下,该热光开关的平均片上插入损耗约为1.1 dB;所有输出端口的串扰都小于-23.6 dB;开关响应时间小于60μs。