硅基波导光开关及开关阵列的研究进展

光开关是光网络中实现光交换的核心器件.硅基波导光开关作为一类重要的开关器件,具有体积小、开关速度快、兼容性好等优点.近年来随着硅基波导制作技术的成熟,硅基波导光开关及开关阵列的研究日益受到人们的重视.文章介绍了SOI(silicon-on-insulater)光波导、聚合物光波导和SiO2光波导等三类常见的硅基波导在光开关及开关阵列方面的一些研究进展.     

一种新型ROADM模块的设计实现

文章介绍了一种具有升级能力和动态增益均衡的低成本可重构光分插复用器(ROADM).该模块由平面阵列波导光栅、光开关集成可调衰减器(SiVOA)、环行器、探测器、耦合器以及隔离器构成.SiVOA的灵活应用实现了波长的双向传输并降低了模块成本.通过调整SiVOA,可以实现任意单波长或多波长的上下路及功率调节.文章给出了模块的基本工作原理及指标测试结果.     

光开关和光开关阵列技术的发展研究

光开关与光开关阵列是DWDM光网络的关键器件，主要用来实现光层的路由选择、波长选择和光交叉连接等功能。文中全面论述比较了光开关和光开关阵列技术。     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI(silicon-on-insulator)材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展.给出了截面为梯形的脊波导的单模条件,设计制备了MMI(multimode interference)集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关,开关转换速度达到了5～8μs,驱动功耗仅为140mW,是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的.在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵,并实现了光信号在不同信道间的转换.     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI(silicon-on-insulator)材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展.给出了截面为梯形的脊波导的单模条件,设计制备了MMI(multimode interference)集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关,开关转换速度达到了5～8μs,驱动功耗仅为140mW,是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的.在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵,并实现了光信号在不同信道间的转换.     

SOI光波导和集成波导光开关矩阵

报道了基于SOI (silicon-on-insulator）材料的光波导和集成波导光开关矩阵的最新研究进展. 给出了截面为梯形的脊波导的单模条件，设计制备了MMI (multimode interference）集成耦合器和基于Mach-Zehnder光波导干涉仪的热光型2×2光开关，开关转换速度达到了5～8μs，驱动功耗仅为140mW，是当前国际上同类型光开关中转换速度最快的. 在此基础上制备成功了4×4波导光开关矩阵，并实现了光信号在不同信道间的转换.     

基于压电陶瓷的光开关结构设计与实验研究

提出一种新型的基于压电陶瓷以及微流控技术的阵列光开关,重点研究了该光开关波导层的光功率损耗.运用Opti-FIBER软件对波导层波导的耦合损耗进行了分析与仿真,实验测量了不同情况下光开关的耦合损耗.仿真及实验研究表明,该光开关理论最低插入损耗值为0.042 524 dB,光开关速度为100 μs.该光开关具有结构简单、...     

光开关和光开关阵列技术的发展研究

光开关与光开关阵列是DWDM光网络的关键器件,主要用来实现光层的路由选择、波长选择和淆交叉连接等功能,文中全面论述比较了光开关和光开关阵列技术。     

光开关模块

光开关作为光通信中的重要器件,其集成化和模块化是必然趋势。光开关的模块化将应用许多重要的技术,如开关矩阵技术,光电集成技术、光纤与波导的耦合技术和芯片安装技术等。通过交叉型、树形、简化树型和扩展树型结构,可将光开关单元集成为大规模的完全无阻塞型开关矩阵。混合光电集成是将光器件、波导、微电子器件和电路等,分别选择各自最合适的材料和最优化的工艺进行制作,所以成品率高而成本低,是目前主要的光电集成形式。采用v型槽技术可以实现光纤和波导的高精度自对准耦合。从微电子技术发展而来的光SMT和光MCM技术,是光开关等光电器件的新型封装技术。     

光开关模块

光开关作为光通信中的重要器件，其集成化和模块化是必然趋势。光开关的模块化将应用许多重要的技术，如开关矩阵技术，光电集成技术、光纤与波导的耦合技术和芯片安装技术等。通过交叉型、树形、简化树型和扩展树型结构，可将光开关单元集成为大规模的完全无阻塞型开关矩阵。混合光电集成是将光器件、波导、微电子器件和电路等，分别选择各自最合适的材料和最优化的工艺进行制作，所以成品率高而成本低，是目前主要的光电集成形式。采用v型槽技术可以实现光纤和波导的高精度自对准耦合。从微电子技术发展而来的光SMT和光MCM技术，是光开关等光电器件的新型封装技术。     

基于两次衰减全反射结构的电光开关的研究

为了进一步提高电光开关的消光比,利用双面金属包覆波导激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性,采用同一入射光束在波导中实现二次衰减全反射的方法,设计了一种快速响应的聚合物波导电光开关,并进行了理论分析和实验验证.得到该器件的消光比高达38dB,开关的响应时间低于110ns.结果表明,该电光开光器件具有动态范围大、驱动电压低、响应速率快、插入损耗小、器件稳定性能高以及制备工艺简单等诸多特点.这一结果对光互联、集成光路以及无线光通信等领域的应用是有帮助的.     

半导体光放大器

详细介绍了半导体光放大器的结构和制造技术。重点介绍了点尺寸变换器和矩阵光开关模块。     

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1.55μm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.     

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。     

Hybrid-integrated 4×4 optical gate matrix switch usingsilica-based optical waveguides and LD array chips

The fabrication and characteristics of a hybrid-integrated optical gate matrix switch were studied. The switch was composed of a silica-based single-mode guided-wave circuit and two InGaAsP gate array chips, each of which comprised eight laser diode optical gates. The gate array chips were assembled on the guided-wave circuit using a hybrid integration technique. The insertion loss of the fabricated 4×4 matrix switch was scattered among switching paths and ranged from 26 to 33 dB. The switch was applicable to a 400 Mb/s signal system with a bit error rate of 10^-9. The numerical analysis shows that the residual reflectivity at the LD gate and waveguide facets caused the loss scattering among the paths and that reduction of the residual reflectivity is essential for improving the switch characteristics     

A Compact and Low Power Consumption Optical Switch Based on Microrings

A compact optical switch array based on microrings using a high-index-contrast waveguide is presented with excellent performance. The 84 optical switch matrix occupies just 103mm and its extinction ratio is greater than 30 dB at a low control power consumption of 0.1 W per unit cell. The drop loss is around 2 dB. This device is particularly suitable for applications as a tunable filter array and wavelength selective optical switch.     

Reconfigurable Optical Add‐Drop Multiplexer Using a Polymer Integrated Photonic Lightwave Circuit

We have developed a fully functional reconfigurable optical add‐drop multiplexer (ROADM) switch module using a polymer integrated photonic lightwave circuit technology. The polymer variable optical attenuator (VOA) array and digital optical switch array are integrated into one polymer PLC chip and packaged to form a 10‐channel VOA integrated optical switch module. Four of these optical switch modules are used in the ROADM switch module to execute 40‐channel switching and power equalization. As a wavelength division multiplexer (WDM) filter device, two C‐band 40‐channel athermal arrayed waveguide grating WDMs are used in the ROADM module. Optical power monitoring of each channel is carried out using a 5% tap PD. A controller and firmware having the functions of a 40‐channel switch and VOA control, optical power monitoring, as well as TEC temperature control, and data communication interfaces are also developed in this study.     

一种基于微流控技术的光开关阵列设计与研制

提出一种基于微流控技术的二维电光开关阵列装置,其基本形式为"储气层+波导层+储液层"的结构。通过气压与电润湿效应双重作用实现对光开关单元中液柱高度的控制,从而控制光路中光束的全透射和全反射以实现光的"开"和"关"。讨论了光开关的工作电压、插损和响应时间等参数。研制结果表明,该结构具有体积小、结构简单、功耗低、能实现集成化和微型化制作的特点。     

Optical Module Using Polymer Waveguide With Integrated Reflector Mirrors

A practical optical transmitter was prepared using a polymer waveguide with integrated reflector mirrors. The optical transmitter module consisted of a metal optical bench, a module printed circuit board, a driver integrated circuit, a vertical-cavity surface-emitting laser array, and an optical waveguide composed of integrated reflector mirrors. The cost-effective and repeatable technology for the integration of a polymer multimode waveguide and out-of-plane 45deg reflector mirrors was developed for optical coupling between the light sources and the waveguide. The data transfer measurements of the optical module were presented successfully at a data rate of 10 Gb/s.     

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。