纳秒级电控全息光开关的电压加载与控制系统设计

摘要

纳秒级光开关是光网络实现高速交换的核心技术之一,纳秒级电控全息光开关通过外电场控制全息图的再现实现光束交换,但如何快速的在晶体上加载电压、减小功耗、实现高端口密度的交换是一个关键问题和技术难点。本文围绕这一研究内容,设计了纳秒级电控全息光开关的温度控制和电压加载系统,所做的主要工作如下:
　　1对电控全息理论基本理论进行了研究,基于Kukhtarev模型分析了掺杂浓度、环境温度、光栅周期、介电常数以及有效电光系数对空间电荷场和衍射效率的影响。
　　2设计了以STM32F103RB微控制器和CPLD为核心器件的温度控制系统,该系统将H桥电路引入到半导体制冷片的驱动电路中,并编写了基于PID算法的温度控制软件。系统的测量精度为±0.3℃,控制精度为±0.5℃。
　　3设计了以雪崩三极管为主要器件的电压预加载电路,理论上电压的上升沿和下降沿时间分别为10ns和20ns,对Fe:KLTN晶体的测试结果分别为30ns和50ns。

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第一章 绪论

1.1光开关研究意义

1.2电控全息光开关研究国内外现状

1.3课题来源与主要研究内容

第二章 电控全息光开关基本原理

2.1光折变效应

2.2电控全息术

2.3透射型体相位光栅衍射效率分析

2.4电控全息光开关开关时间分析

2.5 电控全息光开关系统构成

2.6小结

第三章 温度控制系统设计

3.1温度采集与控制系统硬件框图

3.2温度采集与控制系统软件

3.3小结

第四章 电压加载系统设计

4.1开关控制电路设计

4.2 STM32F103微控制器接口电路设计

4.3控制模块逻辑仿真

4.4小结

第五章 系统调试及其测试

5.1温度控制系统调试

5.2 CPLD电路调试

5.3上位机控制软件调试

5.4电控全息光开关驱动电路调试

5.5小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢