基于微环谐振器的光交换芯片控制技术研究

摘要

信息通信网络逐渐向全光交换网络演进，大规模光交换芯片作为全光交换网络的核心技术，已成为光信息处理领域的研究热点，其中光交换功能的实现离不开高速光交换芯片的控制技术。
　　本文通过微环谐振器的控制原理分析，提出了微环谐振器的稳定方案，并在光纤参量振荡器（Fiber Optical Parametric Oscillators， FOPO）时钟提取实验中验证了方案的可行性，最终完成了光交换芯片中微环谐振器的稳定控制实验。主要工作内容和创新如下：
　　1.通过分析微环谐振器PIN和PIP电极的控制特性和实现光交换芯片的电路需求，结合热光效应和载流子色散效应，提出了一种利用光功率反馈控制机制实现微环谐振器稳定的方案。鉴于微环谐振器与光纤参量振荡器（FOPO）在结构上有诸多相似之处，首先通过光纤参量振荡器（FOPO）时钟提取实验验证了该方案的可行性。
　　2.将四波混频闲频光功率作为反馈信号，开展了光纤参量振荡器的自动反馈控制实验，利用光纤延迟线补偿 FOPO环长的漂移，使环形腔的自由光谱区始终与输入信号的调制速率匹配，从而实现稳定的时钟提取。实验表明，12.5Gb/s归零（RZ）信号输入时，时钟信号的均方根（RMS）相位抖动值为0.92ps，时钟提取精度和系统稳定性均有明显提高。
　　3.研究开发了光交换芯片的驱动和温控电路板，并在863项目中发挥了重要作用。在微环开关实验和微环热抖动实验基础上，根据本文提出的微环谐振器稳定方案，并完成了相应的控制实验。测试结果表明，当1553.85nm波长输入光的功率为-10dBm时，微环谐振器输出的光功率可稳定在-33±0.1dBm，为后续开展基于微环谐振器的全光信号处理研究提供了实验基础。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2微环光交换芯片的研究现状

1.3项目需求分析

1.4论文的研究内容及创新点

第二章 微环谐振器的控制原理分析

2.1引言

2.2 PIN电极控制

2.3 PIP电极控制

2.4微环谐振器的稳定方案

2.5微环谐振器的反馈控制方法

2.6 本章小结

第三章 用光纤参量振荡器验证微环稳定方案的可行性

3.1引言

3.2微环谐振器与光纤参量振荡器的结构比较

3.3光纤参量振荡器反馈控制原理

3.4光纤参量振荡器自动反馈控制功能实现

3.5光纤参量振荡器稳定性测试过程

3.6 本章小结

第四章 光交换芯片的控制实验

4.1引言

4.2控制单板测试实验

4.3微环开关实验

4.4微环的热抖动实验

4.5光交换芯片的反馈控制实验

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2展望

致谢

参考文献

在学期间取得的与学位论文相关的研究成果