高可靠性16×16 SOI热光开关阵列

在分析加热器对热光开关阵列可靠性影响的基础上,提出了一种新的热光开关阵列控制和驱动电路.分析表明,在假设加热器失效率为5%的情况下,新控制和驱动电路可以使16×16 SOI热光开关阵列的可靠性从34.99%提高到92.30%.同时,采用引入控制信号预处理模式,使封装后的热光开关阵列控制端口数从34个减少到10个.在采用新的控制和驱动电路基础上,研制出高可靠性的16X16 SOI热光开关阵列.     

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.     

4×4热光SOI波导开关阵列

设计并制作了阻塞型和完全无阻塞型4×4热光SOI(silicon-on-insulator)波导开关阵列。开关单元采用了多模干涉耦合器(MMI)-MZI(Mach-Zehnder interferometer)结构的2×2光开关。阻塞型光开关附加损耗为4.8～5.4dB,串扰为-21.8dB～-14.5dB。完全无阻塞型光开关阵列附加损耗为6.6～9.6dB,串扰为-25.8～-16.8dB。两者的消光比都在17～25dB内变化,开关单元功耗小于230mW。器件的开关时间小于3μs。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

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。     

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.     

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SOI 4×4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.     

亚微秒SOI4×4重排无阻塞热光开关阵列

根据马赫-曾德尔型热光开关的工作原理,提出了可以提高热光开关响应速度的过驱动方法并设计相应的驱动电路,使SOI4×4重排无阻塞热光开关阵列的响应时间从大于2μs提高到了亚微秒.     

16×16光开关微镜阵列

设计、制造和测试了一种实现16×16 MEMS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±0.01dB.     

16×16光开关微镜阵列

设计、制造和测试了一种实现16×16 MEMS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±0.01dB.     

SOI热光开关电学模型设计和应用

从控制和驱动电路设计者的角度，设计了Mach-Zehnder干涉仪型SOI热光开关的电学模型，对模型的电学特性进行的模拟及实验电路验证表明所设计的模型可以用来在电学实验中取代SOI热光开关，最后讨论了电学模型的应用。     

一种新型2×2 SOI热光开关

设计并制作了一种新型的SOI 2×2马赫-曾德(MZ)热光开关.这种光开关采用了深刻蚀结构的配对多模干涉耦合器,同时,为了保证单模传输和调制,在连接波导和调制臂区域采用了浅刻蚀结构.深刻蚀结构增强了多模干涉耦合器对光场的限制,有利于自映像质量的提高,从而减少了自映像损耗和不均衡度,同时也提高了制作容差.基于强限制配对干涉耦合器的新型热光开关,其插入损耗为-11.0 dB,其中包括光纤-波导耦合损耗-4.3 dB,上升和下降开关时间分别为3.5μs和8.8μs.     

热光型光开关的研究进展

从新材料、新结构和新工艺的角度综述了热光开光和热光开关阵列的研究进展。     

16×16光开关微镜阵列

设计、制造和测试了一种实现16×16MEMS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°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±0.01dB.     

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8×8SOI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。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

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。     

基于载流子注入的SOI 4×4MMI-MZ光开关阵列

采用0.8μm CMOS工艺线制作了一种基于载流子注入的SOI 4×4马赫-曾德(MZ)光开关阵列,其由4个2×2基于多模干涉(MMI)耦合器的MZ(MMI-MZ)光开关单元组成。通过对调制臂施加电压,利用Si的载流子色散效应引起调制区的折射率变化实现开关功能。测试结果表明,当输入光为1 510～1 580nm的宽带光源时,光开关阵列的不同路径间的串扰低于-8.02dB,支持的公共带宽为35nm(1 530～1 565nm),开关阵列的上升和下降时间分别为17.4ns和21ns。     

光开关矩阵控制和驱动电路及集成技术的研究进展

文章简要介绍了光开关矩阵控制和驱动电路及集成技术的研究进展,重点分析了控制和驱动电路的功能以及不同类型和材料的光开关的控制和驱动电路的实现形式。同时讨论了控制和驱动电路与光开关芯片的系统集成方法。     

集成光开关阵列的研究进展

文中简要介绍了集成光开关阵列的研究进展,重点分析了不同材料和不同结构的开关 阵列的特点:绝缘体上的硅(SOI) 和III - V 族化合物半导体光开关阵列是阵列开关研究的重点,完全无阻塞简化树型和拜尼兹重排无阻塞型阵列开关有良好的综合性能,半导体光放大器(SOA) 光开关阵列已成为未来阵列开关发展的重要方向之一。