基于阵列波导和MEMS微镜的1×N光开关研究

论文摘要

随着互联网应用的快速发展,骨干网中的ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer,可重构光分插复用器）技术下沉至城域网,ROADM模块的需求增长迅速。目前ROADM的主流技术方案是WSS（Wavelength Selective Switch,波长选择开关）+MCS（Multicast Switch,多播光开关）,而1×N端口光开关是MCS光开关中的核心组成部分,有着广阔的应用前景。在种类繁多的光开关当中,基于MEMS（Microelectromechanical Systems,微机电系统）微镜的1×N端口光开关因其体积小、成本低,成为主流技术方案。针对现有解决方案存在的端口数扩展问题,本文提出一种基于阵列波导和MEMS微镜的1×N端口光开关,论文的主要内容如下:系统研究了各种光开关、尤其是MEMS光开关技术的发展现状,分析了现有1×N端口MEMS光开关存在的问题,即纤芯间距大而微镜偏角有限,端口数因此受限。在此基础上,提出了一种基于阵列波导和MEMS微镜的1×N端口光开关方案,通过集成光学技术与MEMS技术的混合集成,实现光开关端口数的扩展。基于Rsoft软件对阵列波导进行仿真和优化,在保证低串扰的情况下尽量缩小波导间距,以降低边缘端口的损耗。基于Zemax软件对光学系统进行仿真和优化,对比了球面透镜和非球面透镜的使用效果,最后选用非球面透镜。对1×16端口光开关,所有端口耦合效率均大于90%;对1×32端口光开关,所有端口耦合效率大于65%。根据仿真分析结果,设计并加工了验证实验所需的元器件和装配夹具。完成了光纤阵列和阵列波导的耦合连接,以及光开关的整体组装测试。1×16端口光开关的尺寸为Φ6mm×23mm,损耗最大值为2.48dB,串扰<-35dB。1×32端口光开关的尺寸为Φ7.6mm×26mm,测得中间24个端口的损耗<3.07dB,边缘端口因像差问题迅速抬升至5.57dB,所有端口串扰<-38dB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 光通信的发展和光开关的应用
•   1.2 光开关技术的发展
•   1.3 论文创新点及主要内容
• 2 系统设计
•   2.1 系统结构
•   2.2 基本元器件
•   2.3 系统参数的设计
•   2.4 本章小结
• 3 光学仿真
•   3.1 阵列波导仿真
•   3.2 光学系统仿真
•   3.3 本章小结
• 4 实验研究
•   4.1 装配设计
•   4.2 波导芯片耦合
•   4.3 光开关整体实验
•   4.4 实验总结与分析
•   4.5 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 丁诗磊

导师: 万助军

关键词: 可重构光分叉复用器,多播光开关,光开关,光波导,混合集成

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 华中科技大学

分类号: TN929.1;TN256

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.002283

总页数: 49

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