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纵横交换微电机械系统光开关阵列

微电机械系统(MEMS)光开关是微电机系统技术与传统光学技术相结合的新型机械式光开关。采用纵横交换网络和通断型微镜实现4×4微电机械系统光开关阵列,利用球透镜单模光纤准直器作为微电机械系统光开关阵列的输入、输出端口。运用高斯光束耦合理论对光开关阵列插入损耗(IL)进行了理论计算,并对引起插入损耗的主要因素进行了分析。对于失调容限:输入与输出光纤准直器位置失调2μm,定位角度失调0.15°,微镜非垂直反射角度失调0.15°,制作了4×4微电机械系统光开关阵列,对其各个通道的插入损耗进行了实验测试,其中最大值为2.77dB。     

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.     

一种可以提高热光开关阵列可靠性的驱动电路的设计

分析了加热器对热光开关阵列可靠性的影响并在此基础上提出了一种改进的驱动电路,使4×4简化树形结构的光开关的阵列的可靠性从78.87%提高到97.04%.模拟及实验结果表明该控制和驱动电路可以为热光开关阵列提供适当的驱动电流.     

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.     

基于双面反射镜的N×N光开关的特性分析和实验研究

报道了基于双面反射镜的N×N光开关器件。介绍了使用双面反射镜的2×2，4×4光开关的集成光路设计和工作原理；采用Benes网络，以2×2和4×4光开关为基本单元的N×N光开关器件的整体结构，并根据“一笔画”原理，分析了4×4，8×8和16×16光开关矩阵的可重排无阻塞特性和光开关矩阵的光路选择算法。最后，基于2×2，4×4光开关技术制备了16×16光开关矩阵。测试表明，该器件具有良好的插入损耗、回波损耗、串扰和开关时间等性能，从而验证了设计思想和工艺的可行性。在基于双面反射镜的光开关矩阵中，双面反射镜的使用大大减少了光开关矩阵中运动镜片的数量，简化了控制程序，并有利于提升光开关器件的可靠性能，有望在中小型光交换机、网络管理和光路测量中获得应用。     

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。     

一种新型基于石英的热光型光开关

一种采用基于石英的平面光波回路技术（PLC）制造的热光型光开关正越来越引起关注，它具有低耦合损耗、高稳定性及适于大规模集成等优点。首先描述了采用热光相移器构成马赫-曾德于涉仪（MZI）结构的热光型光开关，然后讨论2×2MZI热光型开关的工作原理及基本特性，最后介绍了由2×2MZI热光型开关单元构成的大规模光开关阵列以及一种采用悬梁式结构热光相移器的低功率消耗的光开关。     

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     

基于Banyan网络的无阻塞SiO2波导4×4矩阵光开关

提出了一种基于Mach-Zehnder干涉仪（MZI）结构开关单元和Banyan网络的严格无阻塞4×4矩阵光开关。相对于Crossbar结构的7级单元级联，Banyan结构只需3级连接。分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系，交叉角30°时损耗为0．09dB。优化设计了MZI开关单元结构，并制作了2×2光开关，测得插入损耗（IL）为-14dB、串扰（XT）为-38dB和功耗为450mW。设计了基于Banyan网络的4×4光开关，连接波导交叉角为30°。基于光波导平面光波线路（PLC）技术，制作了严格无阻塞的SiO2波导4×4矩阵光开关，测得平均儿为3．95dB、通道XT为-37dB、偏振相关损耗（PDL）为0．4dB、单通道开关功率约为670mW及开关响应时间小于1ms。     

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。     

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。     

利用光形状实现的光纤水听器时分复用网络

针对光纤水听器阵列的具体情况,提出了一种以TI的F206型DSP为控制和数据采集中心,利用1×4光开关来实现4路光纤水听器时分复用的方案。采用该方案提高了光功率的利用率,简化了系统结构。     

8×8重排无阻塞型SOI热光波导开关阵列

设计并制作了一种重排无阻塞型的8×8 SOI热光波导开关阵列。开关单元采用了MMI-MZI结构的2×2光开关。整个器件的开关时间约为2μs。器件中开关单元功耗小于240mW。消光比在17~22dB范围内变化。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

一种基于反射镜的2×2机械式光开关

鉴于低端口机械式光开关在未来光网络中的应用前景,研制出了一种基于反射镜的2×2机械式光开关。介绍了该器件的结构、原理及影响重复性的因素。该器件用于光交叉连接和光路信号上下载中,实验和测量结果表明具有插损低、可靠性好的特点,应用前景极其广泛。     

光开关研究进展

概述了光开关的各种性能指标;综述了目前业已实用或正在研究的光开关阵列的各种制作技术,分析了其发展趋势;最后介绍了MOEMS光开关的结构和工作原理。     

与偏振无关的双向2×2光纤光开关

本文提出了新颖的与偏振无关全光 2× 2光纤光开关结构 ,采用自由空间光互连模块 ,能够实现 2× 2与偏振无关的双向光纤光开关直通和交换功能。以此为基础 ,提出了新的全光 4× 4光纤光开关的光学实现方法。该光开关具有光学元件少、结构紧凑、易于光学装配等特点     

一体化OADM/OXC节点降低串扰结构研究

提出并分析了一体化光分插复用 /光交叉连接 (OADM/OXC)的降低串扰节点结构。在波分复用 (WDM )光传送网络中 ,一体化节点可以同时完成对光通道的上下路与交叉连接功能。与传统结构节点相比 ,该结构中使用一组 1× 2和 2× 1光开关与小规模的光交叉连接阵列实现光通道的上下路与交叉连接。仿真结果证明 ,该结构中由于同频串扰造成的功率代价显著下降。     

基于微流控技术新型光开关器件设计

首先介绍了较为常用的几种光开关的工作原理、特点和应用。描述了MEMS、MOEMS、微流控技术。以MOEMS及微流控技术相接合,提出一种新的微流控光开关阵列结构,通过电控方法改变微流控芯片波导结构,实现光路变化。该光开关具有体积小,结构简单,功率损耗低,有利于光开关阵列集成化、微型化及制作。以电控方式控制光开关,在开关速度上比温控更快、更稳定,且控制电路简单等特点易构成大容量交换矩阵。     

基于偏振的光矩阵开关

提出了一种新型的基于偏振的光矩阵开关方法 ,通过控制光的偏振态实现严格无阻塞连接。以 4× 4光矩阵开关为例 ,详细给出了其节点开关和交换网络的实现方案。并对该 4× 4光矩阵开关进行实测 ,证明该方法制作的小规模光矩阵开关具有插损低 ,串话小 ,开关时间中等 ,性能稳定 ,工艺成熟等特点。