自锁型2×2和1×4光开关

自锁型2×2和1×4光开关是在{100}硅基片上采用各向异性湿刻蚀工艺技术在KOH中制备的微机械光开关。这种制备方法可以低成本一次投料就能获得大量适合光纤对准、具有很高精度的微机械。本光开关包括两个硅热驱动器:一个驱动并联U形悬臂梁产生光纤侧向移动,另一个驱动夹持光纤用的H形扣子平台;通过薄的有弹性的硅臂把U形悬臂梁与刚性的能抗光纤角位移的平台连接起来。所制备的光开关具有产率高、机械稳定性好和优良的光学性能。采用标准单模光纤的光开关其串话小于-60dB。1×4和2×2光开关插入损耗分别为小于1 dB和近1 dB。在开关期间(<300 ms),2×2、1×4光开关所需驱动功率分别为<0.6 W和1.0 W。1×2光开关已做了寿命试验,无误工作循环大于106次,并且在室温下经一年多的工作,没有看到光学性能和开关行为的退化。     

光开关达到创记录转换

朗讯技术公司已开发出一台光学交叉联结开关。可由 112个输入通道中的任何一个向 112个输出的任何一个发送信号。贝尔实验室的 David Neil-son宣称 ,该开关是基于微电机系统 (MEMS)镜体 ,是目前制出的“最大的全功能、全封闭式光学交叉联结”开关。由输入光纤传入的光被一微透镜阵列聚焦到 MEMS镜体组成的二维阵列上 ,后者可在两轴倾斜± 5°。每块微反射镜将注入光束反射到一固定反射体上 ,由后者将光束导至阵列中的另一微反射镜。该反射镜将光反射到输出光纤上。开关时间少于 10ms,插入损耗仅 7.5± 2 .5d B。该开关的主要好处是主动…     

光交叉连接中空分光开关阵列的研制

研究了热光开关的基本原理与光开关阵列的基本构成 ,给出了相关的主要性能参数。包括开关速度、隔离度、回波损耗、插入损耗等。实际制备了一个 4× 4的光开关阵列 ,并给出了初步的实验结果。     

基于MOEMS的无阻塞阵列光开关

上海光机所信息光学实验室和上海交大微纳米技术研究院的研究人员最近研制成功了一种基于微光电子机械系统(MOEMS)的无阻塞16×16阵列光开关。基于MOEMS的无阻塞16×16阵列光开关是根据“多路对多路塞机构光开关”等多项专利技术,利用MEMS技术制备的微电磁执行器,采取优化的Benes网络结构,以2×2和4×4光开关为基本单元,构成的16×16阵列光开关具有运动部件少、可靠性高和稳定性强等特点。在研制该开关的过程中,科研人员特别重视对16×16阵列光开关中2×2和4×4光开关器件的可靠性和稳定性工艺技术的深入研究,实现了2×2和4×4MEMES…     

扭转微镜光学致动器研究

应用基于表面硅、体硅微电子工艺的混合微加工技术研制了新型扭转微镜光学致动器,实现了致动器结构与具有光纤自固定、自对准功能的新型光纤定位保持结构的单片集成.新型扭转微镜光学致动器的机电和光学特性研究表明,其工作寿命超过108次动作,最小动作时间估计可低于2ms,存在驱动微镜自然地翻转90°角的静电阈值电压和维持微镜处于已翻转90°角状态的静电最低保持电压;其微镜的表面粗糙度及其分布基本满足光的波分复用技术等的应用要求.新型扭转微镜光学致动器可在光纤网络中作为光开关或可变光衰减器使用.设计、制作及研究了由新型扭转微镜光学致动器组成的2×2光开关阵列.     

基于MOEMS的无阻塞阵列光开关

上海光机所信息光学实验室和上海交大微纳米技术研究院的研究人员最近研制成功了一种基于微光电子机械系统(MOEMS)的无阻塞16×16阵列光开关。基于MOEMS的无阻塞16×16阵列光开关是根据“多路对多路塞机械光开关”等多项专利技术,利用MEMS技术制备的微电磁执行器,采取优化的Benes网络结构,以2×2和4×4光开关为基本单元,构成的16×16阵列光开关具有运动部件少、可靠性高和稳定性强等特点。在研制该开关的过程中,科研人员特别重视对16×16阵列光开关中2×2和4×4光开关器件的可靠性和稳定性工艺技术的深入研究,实现了2×2和4×4MEMES…     

4×4光选通矩阵开关

本文提出了一种采用光选通(gate)的矩阵开关,并验证了4×4实验性开关的开关功能。这种实验性开关由光纤型分束器(splitter)、改进的钛锆酸镧铅(PLZT)晶体的光选通阵列和光纤型组合器(combiner)组成。这种开关对于非归零(NRZ)的光信号传输具有400Mb/s的宽带宽。本文以光功率电平和光串话为根据,从理论上讨论了所能达到的最大矩阵的规模。     

16&#215;16光开关微镜阵列

设计、制造和测试了一种实现16&#215;16MEMS光开关的高反射率、大角度静电扭转制动型微镜阵列.该阵列的微镜可进行90&#176;扭转并保持稳定的扭转状态以对入射光进行导向.针对微镜的扭转驱动特性,提出了相应的机电模型.通过单片集成光纤槽,实现了光纤-微镜-光纤的无源对准.测试结果表明,微镜反射率为93.1%~96.3%,最低插入损耗为2.1dB,另外,在经过15min的5~90Hz,3mm振幅的振动测试后,光开关的插入损耗的改变值仅为&#177;0.01dB.     

光纤F-P传感器偏振互相关解调中光楔参数的影响研究

对光纤法布里-珀罗(F-P)腔长偏振互相关解调法中的双折射光楔进行了理论和实验研究,建立了双折射光楔对干涉光程差影响的数学模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明,当楔角为4°时,要保证楔面内任意点处的光程误差在15nm以内,入射角应小于0.3°,光楔光轴倾斜应小于0.8°,楔面垂直度误差应小于0.15°。采用光楔进行了偏振光干涉实验,实验干涉条纹与理论条纹基本一致,实验干涉条纹的倾斜度与理论倾斜度相差0.02°。     

扭转微镜光学致动器研究

应用基于表面硅、体硅微电子工艺的混合微加工技术研制了新型扭转微镜光学致动器 ,实现了致动器结构与具有光纤自固定、自对准功能的新型光纤定位保持结构的单片集成。新型扭转微镜光学致动器的机电和光学特性研究表明 ,其工作寿命超过 10 8次动作 ,最小动作时间估计可低于2ms ,存在驱动微镜自然地翻转 90°角的静电阈值电压和维持微镜处于已翻转 90°角状态的静电最低保持电压 ;其微镜的表面粗糙度及其分布基本满足光的波分复用技术等的应用要求。新型扭转微镜光学致动器可在光纤网络中作为光开关或可变光衰减器使用。设计、制作及研究了由新型扭转微镜光学致动器组成的 2× 2光开关阵列     

SOI热光4×4光开关阵列的研制

设计和制作了由5个2×2多模干涉马赫-曾德开关元组成的重排无阻塞型SOI4×4热光开关阵列.阵列的最小和最大附加损耗分别为6.6和10.4dB,阵列的串扰为-12～-19.8dB,光开关阵列的开关速度小于30μs,单个开关元的功耗大约为330mW.     

一种基于微环的新型4×4非阻塞光路由开关

光互连技术因诸多特性优于电互连而成为片上多核互连最具前景的解决方案。为了提高片上光互连网络架构的性能,采取光器件模块搭建的方法,提出了一种基于微环的新型4×4光路由开关,仅用7个微环构建的拓扑结构便实现了4个双向端口的非阻塞交换,降低了功耗和面积;波导交叉的数量减少到6个,优化了插入损耗。结果表明,该结构相对于经典结构光器件的功耗节省了约8%,光互连层的插入损耗降低了约7%。     

实用化多通道单模光开关的研究

介绍了一种由光纤准直器耦合光路、步进电机切换的多通道单模光开关的结构和设计原理 ,并利用模场耦合理论和高斯光束传输理论分析了光纤准直器准直耦合损耗问题。实验结果表明该多通道单模光开关的所有技术指标完全满足了实用化的要求     

弧形波导开关阵列的研究

基于非线性克尔效应的自位相调制原理 ,以两模干涉的弧形波导全光开关为单元 ,设计了光强自路由的 1× 4全光交换阵列。经光束传播法数值模拟的结果表明 ,在单路输入的情况下 ,从任一输入端输入的光 ,以其自身的光强为路由信号 ,顺利实现 1× 4的输出切换 ,达到了多路全光自交换的目的     

MMI型GaAs 1×N和N×N集成光学开关的研制

设计了一种能直接与单模光纤阵列相耦合的多模干涉 (MMI)型光开关。给出了MMI型光开关各组成部分的工作原理 ,并用导模传输分析法 ,模拟了 1× 4MMI型光开关的四种不同的开关状态 ,在此基础上完成了 1× 4和 4× 4MMI型光开关的设计。最后根据所确定的器件结构参数 ,用有限差分光束传输法分析了器件结构参数对器件性能的影响。     

采用多准直光束测量六自由度微位移新方法

为实现星载三线阵CCD相机的相机参数在轨测量,提出了一种六自由度微位移测量方法。高亮度LED输出光被准直并耦合到输入光纤。输出光纤末端固定在可移动的被测物体上。光纤输出由多个光纤准直器（ 4）准直,并由系统固定部分中的多个区域阵列的CCD相机（ 4）捕获。根据CCD图像中光点的位置变化来求解被测物体的六自由度位移。为了验证系统模型和六自由度位移计算程序,对该方法进行了理论分析和仿真。结果表明:当平移位移小于100 m且旋转位移小于6'时,典型的4准直测量系统求解误差小于10-5 m和10-4'。并且,当准直器的光斑位置的两个坐标方向上添加-0.5~0.5 m的随机量时,平移误差和旋转误差的3分别为0.9 m和0.012'。     

硅基光子材料和器件的进展

评述硅基光子材料和器件的进展，包括硅二极管的受激发射、具有量子结构的RCE(谐振腔增进型)光电二极管、MOS高频光调制器、SOI光开关阵列和可调谐波长滤波器，重点介绍低插入损耗、快响应的SOI基热光波导开关阵列的最新结果.以SOI为基片，成功地研制出带有全内反射(TIR)镜的重排无阻塞型光开关阵列，并首次研制出16×16阻塞型光开关阵列.在1.55pm波段，插入损耗和偏振相关性随着器件长度的增加而略微增大.如果器件的末端镀上抗反射膜，插入损耗会降低2～3dB，这些器件的上升和下降时间分别为2.1和2.3μs.     

用于可调光纤光开关的表面微机械反射镜

介绍为光纤光交换器(OXC)设计的表面微机械反射镜的设计、分析与鉴定。这些反射镜由静电微激励器控制,并为光束操纵OXC作了优化。其几何形状决定了它们适于高密度开关矩阵,并且由于在致动机械部分省略了摩擦性的铰链结构,使得这一器件的操作重复性很高。这一反射镜结构的特点之一是最大偏折角可调。它可以通过初始装配调节或更为经典地与标准表面微机械线性激励器联合来进行控制。反射镜使用了商用三层多晶硅表面微机械工艺制作。文中的OXC具有空间和波长可调的优点,特别适用于波分复用(WDM)开关系统。这里制作设计的OXC可用2N个反射镜实现N输入、N输出开关并保持全互连功能。假定额定初始镜转角为25°且入射光垂直于芯片表面,利用这种转镜最多可容纳19路信道。转镜的尺寸为460mm×430mm×1.5mm,用楔阱型静电激励器来激励。转镜的谐振频率为1.31kHz。系统使用衰减系数为0.3的不完全衰减,开关时间为6ms。最大偏折角取决于反射镜的初始偏折角,若初始偏折角为20°,则最大偏折角约为7°。构建了楔阱型微镜静电模型,且实验值与理论值符合得很好。     

美国进行20 Gbit/s的10路波分复周光纤传输实验

美国贝尔实验室进行了容量为1.366 Tbit·km/s的波分复用光纤传输实验。使用的光纤长68.3 km,传输速率合计为20 Gbit/s,误码率1×10-9以下。使用了波长间隔1.35 nm的10个1.5 μm波段 分布反熥型半导体激光器。每束激光用2 Gbit/s的不归零数据信号进行调制，光输出经复用后用一根光纤传输。因多重复用而使用了光纤阵列、透镜和衍射光栅。光纤阵列是由23根单模光纤并排而成，纤芯之间的伺隔为24 μm，其中22根光纤用来接收光输入，剩下一根光纤与传输线路相连接而传送光输出。输入光纤的一端，用带微透镜的光纤尾与半导体激光器相连接（实验中有10根这样的光纤，插入损耗约5 dB)，另一端则对着透镜的方向呈直线状排列。从各激光器射出之后进入光纤阵列的光，由光纤阵列另一端出来，再进入透镜。从透镜射出的光碰到衍射光栅，返回的光再次通过同一透镜，然后进入光纤阵列中唯一的那根发射输出光的光纤。输入与输出用光纤之间的耦合损耗为3 dB,光纤间(信道间）的串音在-36 dB以下。分波器也用衍射光栅和透镜构成，串音在-23 dB以下，插入损耗2.5 dB。至于68.3 km传输线路的损耗,10种波长平均为l5 dB。     

体硅MOEMS阵列光开关的制作

设计了一种新型结构的MOEMS阵列光开关,开关由上电极阵列、倾斜下电极阵列和准直光纤阵列三部分组成.上电极阵列利用(110)硅片制作,其中包括反射镜阵列和扭臂驱动结构的上电极阵列.具有集成性好,制作工艺简单,微反射镜的表面平整垂直,各单元的微镜面平行,反射镜面的尺寸较大等优点.对光开关的参数进行了测试,指出了体硅MOEMS阵列光开关制作过程中存在的问题.