高速全光纖聲光開關的關鍵技術.pdf

1、全光開關是未來全光網絡的核心器件之一，對全光開關展開研究具有重大意義。本論文主要研究基于聲光效應的高速全光纖聲光開關，這種全光開關具有開關切換速度快、插入損耗低、能耗低和易集成的特點。
　　本論文的研究內容主要包括以下幾個方面:
　　1)全光纖聲光開關的新方案設計。論文首先闡述了構成聲光開關的物理要素及基本原理，總結和分析了已研、在研各類聲光開關的發(fā)展狀況和優(yōu)缺點，確立了將全光纖聲光開關作為本論文的研究重點。論文隨后分析了此

2、類型聲光開關存在的兩大主要問題:開關切換速度慢和模式耦合效率低的原因及影響因素，并重新設計了超聲換能器、模式選擇耦合器和聲光可調濾波器(AOTF)。此三點亦為本論文的三個主要創(chuàng)新點，由此構建出三種新型的全光纖聲光開關方案，并將其中的MZI型全光纖聲光開關作為重點研究對象。經文獻、專利查找認證，本論文提出的三種新方案具有一定先進性和新穎性。
　　2)射頻信號發(fā)生器的設計與分析。鎖相環(huán)頻率合成(PLL)和直接數字頻率合成(DDS)是最

3、適合制作高速全光纖聲光開關射頻信號發(fā)生器的兩種技術。論文首先設計并應用軟件ADIsimPLL仿真了基于PLL的頻率合成電路。仿真結果表明，其頻率鎖定所需時間過長（約為30μs）而不能滿足高速全光纖聲光開關對射頻信號發(fā)生器的要求。其次，本文設計、制作并實現了基于STEL-1175+80和AD9713的DDS頻率合成電路。由實驗結果可知，采用DDS頻率合成技術的射頻信號發(fā)生器具有頻率產生快(約60ns)、分辨率高（數赫茲）的特點而成為制作全

4、光纖聲光開關射頻信號發(fā)生器的最理想方式。
　　3)超聲換能器的設計與分析。超聲換能器是全光纖聲光開關的核心部分，本文選用了光纖鍍氧化鋅(ZnO)的超聲換能器結構。通過對換能器進行數學建模及等效電路轉化后求得了表征其性能的最重要參數:壓電層反射系數S11。然后利用MATLAB軟件對各參數如內外電極厚度、鍍層角度等變化時對S11的影響做出了仿真和分析。根據仿真結果本文獲得了一組優(yōu)化設計的參數用以樣品制作的理論指導。樣品采用磁控濺射技術