【摘 要】
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随着云计算、大数据中心、5G网络传输等新兴应用程序的发展,网络流量正在以指数形式快速增长,现阶段光网络已无法满足人们的传输需求,发展新型光网络技术势在必行。弹性光网络通过采用灵活栅格技术可有效地利用频谱资源,而空分复用技术通过利用空间维度可扩展数据传输容量。因此,将弹性光网络和空分复用技术相结合可为满足日益增长的带宽需求提供一种极具吸引力的解决方案。而如何实现信道带宽灵活分配以及波长与模式动态调度
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随着云计算、大数据中心、5G网络传输等新兴应用程序的发展,网络流量正在以指数形式快速增长,现阶段光网络已无法满足人们的传输需求,发展新型光网络技术势在必行。弹性光网络通过采用灵活栅格技术可有效地利用频谱资源,而空分复用技术通过利用空间维度可扩展数据传输容量。因此,将弹性光网络和空分复用技术相结合可为满足日益增长的带宽需求提供一种极具吸引力的解决方案。而如何实现信道带宽灵活分配以及波长与模式动态调度成为亟待解决的关键问题。鉴此,本文将从光子集成角度出发,着重研究单片集成硅基灵活栅格模式波长选择光开关。具体研究内容如下所述:1.基于对称Y分支结构的可重构模式复用/解复用模块设计:通过扩大波导间隙用以降低工艺要求,利用优化后的锥形波导来确保Y分支结构的低插入损耗。并在此基础上,调节电极的位置和功率大小,控制Y分支内部的传输状态,继而实现输入信号的可重构模式复用与解复用。在C波段（1530nm-1565nm）范围内,所设计的可重构模式复用/解复用模块的损耗小于0.12d B、解复用串扰低于-15.39d B。2.基于干涉耦合型串联双环的带宽可调波长选择光路由模块设计:采用干涉耦合型串联双环作为基础单元,同时通过级联的方式进行扩展,设计出带宽可调的光路由模块。对于固定的耦合系数,所设计的带宽可调波长选择光路由模块可以支持多个不同波长的通道间隔。在通道间隔选取为0.8nm时,消光比大于50.17d B,串扰小于-15.83d B。与基于传统串联双环的光路由相比,所设计的带宽可调光路由模块可支持更多的通道间隔以及拥有更高的消光比和更大的带宽调节范围。3.单片集成硅基灵活栅格模式波长选择光开关设计:提出了一种可扩展、可重构的硅基灵活栅格模式波长选择光开关。该光开关由基于对称Y分支的可重构模式复用/解复用模块和基于干涉耦合型串联双环的带宽可调光路由模块所组成。以1×（2×3）硅基灵活栅格模式波长选择光开关为例,所设计的器件可支持两个模式和三个波长信道,且可将输入的各信号切换至任意输出端口输出并具有带宽可调属性。该器件支持的波长通道间隔可从0.1nm变化至0.8nm,带宽可从0.08nm变化至2nm。而当波长通道间隔为0.8nm时,所设计的器件最小消光比为50.90d B,最大串扰为-15.36 d B。关键词:硅基光子学,灵活栅格,模式波长选择光开关,微环谐振器,Y分支变化至2nm。而当波长通道间隔为0.8nm时,所设计的器件最小消光比为50.90dB,最大串扰为-15.36dB。
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