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进入21世纪后,人们对使用的物品追求小型、快速、方便、低廉的愿望更加强烈,“全光网络”这一名词也因此诞生。目前在光信号的传输过程中,一定会有电信号转换为光信号再转换为电信号这一过程,这一转换必然大大的影响了光信号传输的速率。光开关作为信号转换这一环节在全光网络中举足轻重,因为它就像我们生活中的“交通枢纽”,倘若没有它的存在,整个全光网络都将是瘫痪的。因此,对光开关的研究已经愈发深入。随着大数据的时代降临,小规模的光开关矩阵已经无法满足大规模的信息交换量,而且目前制作光开关矩阵的成本太高,并且加工周期长,这些因素都很大的程度上影响了光开关的发展,所以光开关矩阵的仿真设计十分关键。本论文通过对光开关单元的优化仿真,并研究光开关的温度特性,再将优化后的光开关单元进行大规模硅基光交换芯片的仿真。本论文主要的研究内容有以下四点:(1)研究并优化了马赫曾德尔型(Mach-Zehnder Interferomete,MZI)光开关单元。通过光波导设计软件模拟优化MZI型光开关单元并仿真出光场分布图,并得出偏振相关损耗为0.0023d B。同时探究两种SOI材料的环形谐振器(Micro Ring Resonator,MRR),即单总线耦合环形谐振器(Single bus coupling Ring Resonator,SBCRR)以及双总线耦合环形谐振器(Dual bus coupling Ring Resonator,DBCCRR)的半高灵敏度,通过对比分析得出SBCRR作为谐振器的性能更佳。(2)通过数值计算,分析温度的变化对MZI型光开关以及MRR型光开关性能的影响,分别得出光开关的电阻随温度的变化曲线、热控电压随温度的关系变化曲线,进而分析两种光开关单元的温度特性。对于MZI型光开关,温度每变化1℃,调节的热控电压大约为15m V;对于MRR型光开关,温度每变化1℃,调节的热控电压大约为26.5m V。(3)完成六种常见的光开关网络阵列结构的比较,对它们的光开关单元数目、插入损耗以及串扰三种特性进行对比分析它们的优缺点及其适用性。(4)使用Optisystem光仿真软件对马赫曾德尔型光开关进行大规模的仿真。使用Si O2材料对Banyan以及Crossbar两种网络拓扑结构进行8×8大规模硅基光交换芯片以及16×16大规模硅基光光交换芯片的仿真,得出其输出光谱图。通过对比分析,得出16×16大规模光交换芯片二氧化硅材料的Banyan网络矩阵的性能更加优秀。