留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

downloadPDF
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]. , 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]. , 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

doi:10.37188/CO.2022-0020
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 3PD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 4PD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 8WDM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 −10.81 16.90
    2 −10.86 16.77
    3 −10.72 16.81
    4 −10.69 16.68
    5 −10.54 16.63
    6 −10.48 16.57
    7 −10.37 16.46
    8 −10.43 16.52
    9 −10.51 16.60
    10 −10.63 16.72
    11 −10.69 16.78
    12 −10.73 16.62
    13 −10.79 16.89
    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)
    1 3.76 2.33
    2 3.73 2.36
    3 3.69 2.40
    4 3.77 2.32
    5 3.76 2.33
    6 3.82 2.27
    7 3.87 2.22
    8 3.86 2.23
    9 3.83 2.26
    10 3.80 2.29
    11 3.78 2.31
    12 3.77 2.32
    13 3.72 2.37
    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]. 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 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 CO2laser[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.
  • 加载中
图(9)/ 表(2)
计量
  • 文章访问数:535
  • HTML全文浏览量:232
  • PDF下载量:235
  • 被引次数:0
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

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map