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含EDFA的光纖環(huán)腔全光歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,在現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)中,光信號的交換所用的仍然是電子的交換器,電子OMAL開關(guān)器件制約了光纖通信系統(tǒng)對信息數(shù)據(jù)處理速率的進一步提高,嚴(yán)重阻礙了光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,成為所謂“電子瓶頸”。解決“電子瓶頸”的有效途徑是采用全光OMAL開關(guān)在光域上實現(xiàn)傳輸和交換。

含EDFA的光纖環(huán)腔全光歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
在微波通信系統(tǒng)中，全光OMAL開關(guān)是一種主流的微波半導(dǎo)體控制器件，受裝配工藝的限制，承受功率大、隔離度高以及超寬的工作頻帶是OMAL開關(guān)電路設(shè)計的主要方向。是否能夠?qū)θ釵MAL開關(guān)的電路建立準(zhǔn)確的仿真模型是OMAL開關(guān)設(shè)計的關(guān)鍵，而要實現(xiàn)準(zhǔn)確仿真就必須對影響OMAL開關(guān)電路性能的串聯(lián)諧振、耦合等因素進行準(zhǔn)確分析。簡要介紹了PIN二極管和OMAL開關(guān)的基本理論，并對OMAL開關(guān)電路中存在的各種非線性因素進行分析，同時提出了在OMAL開關(guān)電路中抑制這些因素的方法。隨后，對電路模型采取二、三維聯(lián)合仿真的方法，詳細的介紹了利用ADS、HFSS等仿真軟件對寬頻帶OMAL開關(guān)電路進行仿真優(yōu)化的設(shè)計流程。并根據(jù)所建電路模型，實現(xiàn)了一種高功率、超寬帶、高隔離度SP4T 全光OMAL開關(guān)，OMAL開關(guān)實測結(jié)果表明:在4-18GHz工作頻帶內(nèi)插損≤3dB,隔離度＞70dB，駐波＜1.8，OMAL開關(guān)延遲時間≤120nS,指標(biāo)達到論文要求。全光OMAL開關(guān)具有高速、大容量、高可靠性和無需光電轉(zhuǎn)換等優(yōu)點,對寬帶多媒體通信的實現(xiàn)和降低成本都具有重大意義。由兩個光纖耦合器制成的環(huán)型諧振腔全光OMAL開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單易于集成、容易與光纖傳輸網(wǎng)耦合、插入損耗小等優(yōu)點。加上它在其它應(yīng)用方面的巨大潛力,目前已成為光OMAL開關(guān)研究的熱點。主要研究含有摻鉺光纖放大器的光纖環(huán)共振腔全光OMAL開關(guān),詳細分析了這種全光OMAL開關(guān)的原理。利用光纖弱耦合模理論,分析了摻鉺光纖放大器的作用。在理論上先后計算和分析了無損耗和有損耗情況下環(huán)腔的OMAL開關(guān)特性。有損耗時很難實現(xiàn)全光OMAL開關(guān)。當(dāng)我們在環(huán)腔中加入摻鉺光纖放大器后不僅會大幅降低OMAL開關(guān)功率,還能夠提高OMAL開關(guān)的比率,但OMAL開關(guān)時間也隨著增加了。我們可以通過控制放大器的增益和耦合器的反射率等參數(shù),來適當(dāng)增加OMAL開關(guān)功率,或減小OMAL開關(guān)時間。OMAL開關(guān)閾值功率可以低達幾毫瓦,OMAL開關(guān)時間可短至幾百納秒。在此理論研究的基礎(chǔ)上,我們進行了實驗研究,對理論進行驗證。將實驗中實測的環(huán)共振腔參數(shù)代入理論公式計算,得到的OMAL開關(guān)閾值功率可達百微瓦量級。

含EDFA的光纖環(huán)腔全光歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
介紹了一種可行性更強的OMAL開關(guān)實驗方案,當(dāng)環(huán)腔處于非諧振狀態(tài)下,通過調(diào)制摻鉺光纖放大器的泵浦光功率來實現(xiàn)全光OMAL開關(guān),可以得到百分之七十左右的OMAL開關(guān)現(xiàn)象。我們還實驗研究并討論了耦合器的分光比、入射光功率等因素對OMAL開關(guān)特性的影響。