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基于扫描反射镜结构的多路光开关

肖泽华 李明宇 苏国帅 何泽南

肖泽华, 李明宇, 苏国帅, 何泽南. 基于扫描反射镜结构的多路光开关[J]. 中国光学(中英文), 2023, 16(1): 136-143. doi: 10.37188/CO.2022-0020
引用本文: 肖泽华, 李明宇, 苏国帅, 何泽南. 基于扫描反射镜结构的多路光开关[J]. 中国光学(中英文), 2023, 16(1): 136-143. doi: 10.37188/CO.2022-0020
XIAO Ze-hua, LI Ming-yu, SU Guo-shuai, He Ze-nan. Multi-channel optical switching based on scanning mirror instrumentation[J]. Chinese Optics, 2023, 16(1): 136-143. doi: 10.37188/CO.2022-0020
Citation: XIAO Ze-hua, LI Ming-yu, SU Guo-shuai, He Ze-nan. Multi-channel optical switching based on scanning mirror instrumentation[J]. Chinese Optics, 2023, 16(1): 136-143. doi: 10.37188/CO.2022-0020

基于扫描反射镜结构的多路光开关

基金项目: 国家自然科学基金项目(No. 62027825);国家重点研发计划项目(No. 2020YFC2004600);吉林省自然科学基金(No. 20220101130JC);山东省自然科学基金(No. ZR2019MC069);高等学校学科创新引智计划(111计划No. D21009)
详细信息
    作者简介:

    肖泽华(1997—),男,甘肃白银人,长春理工大学硕士研究生,2019年于长春理工大学光电工程学院获得学士学位,主要研究方向为微纳光学与光子学器件。E-mail:xzhcusted@163.com

    李明宇(1978—),男,吉林长春人,博士,教授,2006年于浙江大学光电信息工程学院获得博士学位,2006年至2008年于浙江大学光电工程学系做师资博士后,2009年于瑞典皇家工学院电子与应用物理工程学系做博士后,主要研究方向为集成光学。E-mail:limingyu@cust.edu.cn

    通讯作者:

    李明宇,通讯地址:limingyu@cust.edu.cn

  • 中图分类号: TH744

Multi-channel optical switching based on scanning mirror instrumentation

Funds: Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 62027825); the National Key R&D Program  of  China  (No. 2020YFC2004600); Natural Science Foundation of Jilin Province (No. 20220101130JC); Natural  Science  Foundation  of Shandong  Province (No. ZR2019MC069); the 111 Project of China (No. D21009)
More Information
  • 摘要:

    本文设计了一种使用嵌入式Linux可编程控制的基于扫描反射镜的光开关,在触摸显示器的UI界面上进行光纤阵列通道间的具体切换操作。此外,还可以预先设定光开关的切换顺序、停留时间。光开关光路可自动对光校准来保证每个通道的输出功率最大。本文分析了此种光开关的设计原理,通过实验测试了光开关的性能。实验结果表明:当使用单模光纤阵列时,平均插入损耗小于17 dB,相邻通道间的平均串扰低于30 dB,相邻通道间切换时间小于1.3 ms;对于多模光纤阵列,平均插入损耗小于2.4 dB。本文所设计的光开关具有低损耗、低延时、高精度、高稳定性、高重复性、通道间串扰小、人机交互良好等优点,可用于波分复用器件、多路光波导传感器等光学器件的测试。

     

  • 图 1  光路图示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of the optical path

    图 2  硬件结构图

    Figure 2.  Hardware structure diagram

    图 3  PD探测器及其运算放大电路的响应曲线图

    Figure 3.  Response curves of the PD detector and its amp circuit

    图 4  PD探测模块通信方式

    Figure 4.  Communication mode of PD detection module

    图 5  扫描反射镜模块通信方式

    Figure 5.  Module communication mode of scanning mirror

    图 6  多路光开关应用程序

    Figure 6.  Multichannel light switch application

    图 7  实际系统结构图

    Figure 7.  Actual system structure

    图 8  WDM光谱曲线图

    Figure 8.  WDM spectrum curves

    图 9  光路切换时间图

    Figure 9.  Optical path switching time diagram

    表  1  单模光纤阵列各通道功率及损耗

    Table  1.   Powers and losses of each channel of the single-mode fiber array

    通道数功率(dBm)损耗(dB)
    1−10.8116.90
    2−10.8616.77
    3−10.7216.81
    4−10.6916.68
    5−10.5416.63
    6−10.4816.57
    7−10.3716.46
    8−10.4316.52
    9−10.5116.60
    10−10.6316.72
    11−10.6916.78
    12−10.7316.62
    13−10.7916.89
    下载: 导出CSV

    表  2  多模光纤阵列各通道的功率及损耗

    Table  2.   Powers and losses of each channel of the multimode fiber array

    通道数功率(dBm)损耗(dB)
    13.762.33
    23.732.36
    33.692.40
    43.772.32
    53.762.33
    63.822.27
    73.872.22
    83.862.23
    93.832.26
    103.802.29
    113.782.31
    123.772.32
    133.722.37
    下载: 导出CSV
  • [1] BORELLA M S, JUE J P, BANERJEE D, et al. Optical components for WDM lightwave networks[J]. Proceedings of the IEEE, 1997, 85(8): 1274-1307. doi: 10.1109/5.622506
    [2] 李承熹, 黄翔, 周灵钧. 基于相变材料的片上多功能可控红外光开关设计[J]. 光通信技术,2021,45(8):42-46.

    LI CH X, HUANG X, ZHOU L J. Design of on-chip multifunctional controllable infrared optical switch based on phase change material[J]. Optical Communication Technology, 2021, 45(8): 42-46. (in Chinese)
    [3] 周剑超, 张策. 1×N MEMS光开关模块的设计[J]. 轻工科技,2020,36(5):59-62.

    ZHOU J CH, ZHANG C. Design of 1×N MEMS optical switch module[J]. Light Industry Science and Technology, 2020, 36(5): 59-62. (in Chinese)
    [4] 徐宪莹, 岳殿武. 可见光通信中正交频分复用调制技术[J]. 中国光学,2021,14(3):516-527. doi: 10.37188/CO.2020-0051

    XU X Y, YUE D W. Orthogonal frequency division multiplexing modulation techniques in visible light communication[J]. Chinese Optics, 2021, 14(3): 516-527. (in Chinese) doi: 10.37188/CO.2020-0051
    [5] 张若羽, 李培丽, 高辉. 基于光学tamm态的声光开关的研究[J]. 物理学报,2020,69(16):164204. doi: 10.7498/aps.69.20200396

    ZHANG R Y, LI P L, GAO H. Research on acousto-optic switch based on optical tamm state[J]. Acta Physica Sinica, 2020, 69(16): 164204. (in Chinese) doi: 10.7498/aps.69.20200396
    [6] 宋哲, 刘立人, 任海霞, 等. 单块晶体2×2光开关[J]. 光学学报,2004,24(6):777-780.

    SONG ZH, LIU L R, REN H X, et al. Integrated optical bypass-exchange switch[J]. Acta Optica Sinica, 2004, 24(6): 777-780. (in Chinese)
    [7] 刘兰. 试论光通信网络中的光开关技术[J]. 中国新通信,2017,19(8):21.

    LIU L. Optical switching technology in optical communication network[J]. China New Telecommunications, 2017, 19(8): 21. (in Chinese)
    [8] 吴浩辉. 光开关在配网通信系统中的应用[J]. 信息通信,2016(11):220-221.

    WU H H. Application of optical switch in distribution network communication system[J]. Information &Communications, 2016(11): 220-221. (in Chinese)
    [9] 戚伟, 肖铎, 庞文尧, 等. 2×2多模干涉光开关的设计与制作[J]. 激光杂志,2014,35(9):23-25.

    QI W, XIAO D, PANG W Y, et al. Design and fabrication of 2×2 multimode interference optical switch[J]. Laser Journal, 2014, 35(9): 23-25. (in Chinese)
    [10] 高月娟, 陈飞, 潘其坤, 等. 用于超短脉冲CO2激光的半导体光开关理论建模与数值分析[J]. 中国光学,2020,13(3):577-585.

    GAO Y J, CHEN F, PAN Q K, et al. Modeling and numerical simulation of a semiconductor switching device applied in an ultra-short pulse CO2 laser[J]. Chinese Optics, 2020, 13(3): 577-585. (in Chinese)
    [11] 刘斌, 钟昌锦, 付益, 等. 兼具PD功能的1×2磁光开关的设计[J]. 广东通信技术,2014,41(4):69-72.

    LIU B, ZHONG CH J, FU Y, et al. Design of 1×2 magneto-optic switch with PD function[J]. Guangdong Communication Technology, 2014, 41(4): 69-72. (in Chinese)
    [12] 陈卓. 一种硅基波导低损耗低功耗数字式热光开关[D]. 长春: 长春理工大学, 2021.

    CHEN ZH. A low loss and low power digital thermo optical switch based on silicon waveguide[D]. Changchun: Changchun University of Science and Technology, 2021. (in Chinese)
    [13] 曹暾, 刘宽, 李阳, 等. 可调谐光学超构材料及其应用[J]. 中国光学,2021,14(4):968-985. doi: 10.37188/CO.2021-0080

    CAO T, LI K, LI Y, et al. Tunable optical metamaterials and their applications[J]. Chinese Optics, 2021, 14(4): 968-985. (in Chinese) doi: 10.37188/CO.2021-0080
    [14] 曹俊忠. 机械式光开关性能分析[J]. 天津通信技术,2004(2):21-24.

    CAO J ZH. Analysis on performance of mechanical optical switch[J]. Tianjin Communications Technology, 2004(2): 21-24. (in Chinese)
    [15] Z J PHOTONICCS. 1xN micro-mechanical optic switch module[EB/OL]. [2022-01-18]. https://zg-photonics.com./index.php?lang=cn.
    [16] 欧亿光电. 1×N机架式光开关[EB/OL]. [2022-01-18]. http://www.oe-photonics.cn/productinfo/937500.html.

    OE PHOTONICS. 1×N rack type optical switch[EB/OL]. [2022-01-18]. http://www.oe-photonics.cn/productinfo/937500.html. (in Chinese)
    [17] FLYIN. 1xN mechanical fiber optic switch[EB/OL]. [2022-01-18]. https://www.opticres.com/Goods/productDetails/id/55.html.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-23
  • 修回日期:  2022-02-17
  • 网络出版日期:  2022-05-16

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