高速光交換芯片的系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、光交換矩陣作為光交換節(jié)點(diǎn)的核心單元，決定了光網(wǎng)絡(luò)的交換容量、功能和性能。由硅基光交換集成芯片實(shí)現(xiàn)的光交換矩陣單元具有體積小、功耗低等多種優(yōu)點(diǎn)，已成為光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，光交換芯片加工成本還比較高，制作周期也較長(zhǎng)，因此芯片的仿真設(shè)計(jì)過程十分關(guān)鍵。本文開展高速光交換芯片的系統(tǒng)仿真研究，主要工作內(nèi)容如下：
　　1.提出了一種基于拓?fù)湫畔⒈淼墓忾_關(guān)矩陣性能分析方法，它適用于各種光開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只需更新相應(yīng)的拓?fù)湫畔⒈砑纯伞Ｍ?/p>

2、撲信息表包括光開關(guān)矩陣的拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件的傳輸矩陣信息，通過計(jì)算所有輸入端口的組播輸出光場(chǎng)可得到開關(guān)路由表；然后結(jié)合具體的光交換需求確定光開關(guān)配置狀態(tài)，并根據(jù)相應(yīng)的輸出光場(chǎng)計(jì)算光開關(guān)矩陣的插入損耗和光信噪比性能。以4×4拜尼茲光開關(guān)矩陣為例，描述了該方法的具體執(zhí)行過程，并用于分析基于微環(huán)諧振器的4×4光交換芯片性能。
　　2.利用光通信仿真軟件 OptiSystem，搭建了4×4光交換芯片仿真模型和16QAM高速信號(hào)的收發(fā)系

3、統(tǒng)平臺(tái)，研究了由馬赫－曾德爾光開關(guān)單元組成的光交換芯片傳輸性能，仿真表明上述基于拓?fù)湫畔⒈淼墓忾_關(guān)矩陣性能分析方法的正確性。
　　3.設(shè)計(jì)了一種雙環(huán)級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振器光開關(guān)單元，具體參數(shù)為：直連波導(dǎo)與微環(huán)的耦合系數(shù)0.3，兩個(gè)微環(huán)間的耦合系數(shù)0.0471，微環(huán)半徑10μm，不加電壓時(shí)該光開關(guān)單元處于交叉狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，利用上述光開關(guān)矩陣性能分析方法和16QAM高速信號(hào)的收發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)，仿真研究了基于雙環(huán)級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振器的4×4光交換芯片