光互连与面发射激光二极管

为克服光通信、电子计算技术等的速度限制,采用光互连是一种有效途径。光互连也是光计算机的基本技术。文中对光互连技术进行了分析,并介绍了一种有利于光互连的最理想光源——面发射激光二极管。     

用MEMS光开关实现高性能光互连网络

建立了1Gbps传输结构的高性能光互连网络，来提高计算机群系统的网络性能。它利用微机电系统(MEMS)光开关和PCI总线全带宽网络接口卡构成光互连链路。全带宽PCI接口卡总线峰值传输速率为132Mbytes／s，光信号传输速率可达1Gbps以上。用MEMS制做的全光开关减少了光—电之间的转换，提供的开关方式与数据的波长、速率和信号格式无关。因而，利用这种网络结构，可以最大限度地减少网络延迟和网络通信开销，极大地提升了机群系统的总体性能。     

光开关及其在WDM光网络中的应用

介绍了光开关在WDM光网络中的应用情况，简述了光开关的发展概况并着重介绍了硅基SOI光开关的研究进展。     

光联网中的光开关器件

光联网是当前光网络的发展趋势,光联网的实现主要依赖于光开关、光滤波器、光放大器等关键光电子器件和密集波分复用等系统技术的进展。光开关是实现光交换的关键元器件,被广泛应用于光层的路由选择、波长选择、光交叉互连以及自愈保护等功能,主要应用包括:     

开启高速光交换的新纪元--系列多功能磁光开关

文章简要描述了招金光电子科技有限公司开发生产的新型多功能磁光开关系列产品.其主要特征之一在于作为光开关,可使其响应时间达微秒量级,比其他光开关快了几个数量级;其特征之二是具有多功能性,除了可作为高速光开关之外,还可以作为三端口或四端口方向可逆环行器或光开关与隔离器组合等.新型的多功能磁光开关系列为下一代光纤通信系统和网络的构建提供了新型高速逻辑路由器件,使光纤系统和网络用高速光开关成为现实.     

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%。     

多环互连结构的弹性光突发交换环

提出了一种将弹性分组环与光突发交换相结合的弹性光突发环的多环互连结构.给出了此多环互连网的结构、节点功能结构和节点数据包处理流程,并对其可行性进行了仿真分析.此结构既具有光突发性交换网的特性,同时也具有高生存性多环RPR的保护与恢复、动态公平带宽分配和QoS支持等功能.     

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。     

半导体微环谐振器及在光学滤波中的应用

半导体微环谐振器结构紧凑、集成度高、功能丰富,是构建超大规模集成光子回路最有潜力的代表之一．目前,它已广泛用于通信滤波器、延迟线、传感器、微激光器和光存储等方面,并成为集成光电子、光通信和光信息处理领域的研究热点．在研究介绍微环谐振器的工作原理基础上,分析了侧向耦合和垂直耦合微环谐振器的优缺点,总结了半导体微环谐振器在无源、有源和可调谐滤波器方面的应用和最新进展．     

信号流程图理论分析多环谐振滤波器特性

微环谐振腔以其功能多样、结构简洁、集成度高等特点已经成为当前的研究热点。采用多环结构形成的滤波器能够实现在通带内比单环谐振滤波器更为陡峭的滚降、更平坦的峰顶和更好的抑制阻带。利用信号流程图法(SFG)推导了串联耦合和并联耦合两种形式的多环谐振滤波器的系统传递函数公式。在串联结构中,滤波器的输出特性主要受到耦合系数和损耗的影响;在并联结构中,通过优化环间距,从而使下载端输出光谱达到比较好的形状。     

串联微环谐振器的光学特性

根据波导耦合方程,导出了串联微环谐振器的传输矩阵,并分析了环数、环间耦合系数以及损耗对串联微环谐振器输出特性的影响。数值模拟表明,串联微环谐振器具有光子带隙的特征。当环数增加时,通带内满足谐振条件的波长数增加;当环间耦合系数增加时,可使通带带宽加宽;通过适当选择环数和环间耦合系数,可以实现滤波和波分复用(WDM)的功能。选用脉冲宽度为50 ps的高斯型激光脉冲注入微环谐振器,发现当环间耦合系数较小时,出射脉冲相对于入射脉冲具有光学延迟的效果,并且随着环数的增加,延迟时间逐渐增大,而当环间耦合系数较大时,光学延迟效果不明显。     

聚合物10环并联微环阵列谐振滤波器的设计

设计了聚合物硅基并联10环阵列微环谐振滤波器,优化了并联多环谐振器的环数,并给出了光强传递函数的通用公式。根据数值模拟结果,优化了波导尺寸、谐振级数、相邻微环的圆心间距、耦合比率等相关参数。     

基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件

光学导向逻辑器件是采用光开关网络执行逻辑运算的典型应用,光学网络中每一个开关的状态由施加到该开关的电学布尔信号决定。网络中每一个光开关的操作都是独立于其他光开关的操作,并且操作运算结果以光速在网络中传播。因此,光学导向逻辑器件具有非常高的运行速度,且总延迟非常小。硅基微环谐振器由于其尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等特性成为构建光学导向逻辑器件的理想单元器件。基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件很容易实现大规模集成和低成本制备,已经提出并实现的基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件包括"或/或非"、"与/与非"、"异或/同或"、编码器、译码器和半加器等。回顾了本课题组基于硅基微环谐振器实现的光学导向逻辑器件的研究成果和该领域的最新发展。     

用于光纤通信的新型BOA电光开关结构的设计

本文提出了一种新型的ＢＯＡ（ＢｉｆｕｒｃａｔｉｏｎＯｐｔｉｑｕｅＡｃｔｉｖｅ）型电光开关结构。该结构采用了低传输耗损的ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）材料和高注入效率的电学注入方法。本文根据双模干涉机理和等离子体色散效应分析了这种开关的电光调制机理，根据大注入效应和双注入效应分析了这种开关的电学性质；并根据大截面单模脊形波导理论和上述分析，对这种开关的结构参数和电学参数进行了优化设计，其开关电流密度为１０２Ａ／ｃｍ２量级。     

硅基光开关及阵列研究进展北大核心

随着网络传输数据的爆炸式增长,传统集成电路芯片面临着难以进一步提升交换速率及继续扩大容量等挑战。相较于传统电子芯片,硅基光子器件具有交换速度快、功耗低、带宽大和与CMOS工艺兼容性好等优点,可满足下一代全光交换网络、数据中心和高性能计算光互连的迫切需求,被视为在后摩尔时代突破芯片容量最具前途的解决方案,受到日益广泛关注。文章介绍了硅基光子芯片中光开关单元及阵列的技术原理和发展现状,重点论述了MZI型、MRR型开关单元,以及常见阵列拓扑结构,介绍了近年来大规模光开关阵列的国内外研究进展,讨论了未来硅基光开关及阵列研究中面临的主要问题和解决方法。     

平行信道串联多环谐振滤波器的箱形波谱响应

对平行信道串联多环谐振滤波器的传输特性进行了理论分析,给出了其光学传递函数公式。在谐振波长为1．55μm情况下,对其滤波特性进行了数值模拟。计算结果表明,选取串联微环数为4、信道与微环间的振幅耦合比率为0．25以及相邻微环间的振幅耦合比率为0．022时,箱形波谱响应即可形成,其3dB带宽约为0．2nm,谐振光的插入损耗约为1．5dB,非谐振光的最小值已接近-150dB。     

基于SOI的高Q微环谐振腔的研究

利用时域有限差分法,对基于绝缘体上硅(SOD的微环谐振腔的微环波导宽度对传输性能、Q值的影响进行了理论分析与仿真.研究结果表明,单模条件下,波导越宽,Q值越大.仿真优化结果表明微环半径为10μm、微环波导宽度为600 nm时,1.55 μm附近的谐振峰的消光比为18.2 dB,计算出Q值约为2.2×105.进一步研究了微环与直波导间距、平板高度对Q值的影响.耦合间距增大时,由于耦合效率降低,Q值则逐渐提高;随着平板区厚度的减小,辐射损耗会越小,因此Q值增大.研究结果为微环谐振腔的进一步优化和设计提供了参考.     

基于单个槽波导微环谐振器法诺共振的折射率传感

法诺线型的不对称和窄线宽特性有利于实现具有高传感灵敏度和低可探测极限的折射率传感。采用三维时域有限差分法,基于槽波导设计了微环谐振器和法布里-珀罗腔的耦合结构,实现了法诺线型谱线,并利用其提升折射率传感器的性能。不同于已报道的多微环级联等复杂结构,基于单个槽波导微环实现了法诺线型谱线,并在波长探测传感方案下得到传感灵敏度为500 nm/RIU,可探测极限为4.00×10^-5 RIU;在强度探测传感方案下,传感灵敏度为7.24×10⁴ dB/RIU,可探测极限为5.52×10^-6 RIU。