自由空间奇数端口非对称型光开关研究

有别于传统的偶数端口对称型光开关设计,本文采用积木叠层方法设计,结构非对称、奇数端口的2×3和3×3光开关;各光开关基本功能单元结构类似,均由偏振光分束器(PBS)、相位型空间光调制器(PSLM)和反射镜组成;利用成熟的偏振控制技术实现信号光的控制和路由选择,有效避免路径的冲突与阻塞。这种设计具有结构简单紧凑、控制方便灵活、双向操作、与偏振无关、即插即用、易集成、易扩容和升级等特点。对2×2光开关单元的实验分析表明,该光开关插损小、串扰低和可靠性高,对于构建大规模的奇数端口和非对称结构的交换矩阵有帮助。

与偏振无关1×2、2×2和2×4自由空间光开关在Clos光网络中的应用

首先,对无阻塞的Clos(2,4,2)光网络的拓扑结构和光学实现进行了理论分析;其次,利用偏振光分束器(PBS)、相位型空间光调制器(PSLM)和反射镜设计1×2、2×2和2×4光开关。进而设计无阻塞的Clos(2,4,2)光网络,并讨论了n×m型光开光的设计原则和升级能力。最后,通过实验测试,光开关的串扰最低可以达到-24.0dB,插入损耗最低为0.54dB。理论分析和实验表明,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制灵活方便和功能实现与信号光的偏振态无关等特点。

与偏振无关双向2×2和4×4自由空间光开关

利用成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器和反射镜构成的2×2光开关,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制灵活方便、功能实现与信号光的偏振态无关以及可以双向交换等特点;在此基础上通过2×2光开关的串连,设计了一种与偏振无关的双向4×4光开关的实验模块,根据其路由选择与控制方法,得到了4×4光开关实现信号光全排列无阻塞输出与交换对应的路由状态表,并对该实验模块的功能实现进行了详细的分析与讨论。

与偏振相关和无关的4×4自由空间光开关

设计了一种由相位型空间光调制器(PSLM)、偏振光分束器(PBS)、反射镜、半波片(HWP)和四分之一波片(QWP)构成的2×2光开关。该光开关所用器件少,具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点。在此基础上通过2×2光开关的级联,设计了一种与偏振无关的4×4光开关的实验模块,根据其路由控制表对该实验模块功能的实现进行了分析。为与之作比较,还提出了一种与偏振相关的4×4光开关,该光开关利用对信号光偏振态的控制进行路由选择,以实现所需的交换和排序。

自由空间与偏振无关的1×N和N×1光开关设计

基于光开关在全光通信和光互连网络中的重要作用,设计了由偏振光分束器(PBS)、相位型空间光调制器(PSLM)和反射镜构成的1×N和N×1光开关模块,其中N=2m,m=1,2,3…。该设计利用PSLM对信号光偏振态的控制,在自由空间实现信号的路由和切换,信号光的P光分量和S光分量同时参与工作,并在输出端口重新会合,因此光开关表现出与信号光偏振态无关的特点。同时,该光开关所用器件少,具有结构简单紧凑、控制方便灵活和操作迅速快捷等特点,而且具有很强的重构与升级能力,对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。

与偏振无关的双向3×3光开关结构设计

利用传统成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器、反射镜和四分之一波片构成的3×3光开关。该光开关具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点。根据其路由控制表对该3×3光开关交换模块功能的实现进行了分析,结果表明,通过对各相位型空间光调制器状态的调整,控制通过其信号光的偏振态,完成信号光的路由,该交换模块可以完成输入信号光的全排列无阻塞输出与交换。同时,该交换模块具有一定的扩容和重构能力,对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。