硅基光交換芯片設計與性能評估.pdf

1、光交換節(jié)點是全光通信網絡的核心單元之一，高速光交換集成芯片的研制推動了光交換節(jié)點技術的發(fā)展，其中硅基光交換芯片的制作工藝與傳統(tǒng)COMS工藝完全兼容，易于實現(xiàn)單片集成，成為該領域的研究熱點。本文對4×4光交換芯片模塊進行了系統(tǒng)的實驗測試，提出一種簡化分析光交換集成芯片串擾的理論模型，并用于指導硅基光開關單元的設計。主要工作內容如下：
　　1.通過綜合分析光交換芯片插入損耗與串擾對光開關路由的依賴特性，提出一種簡化分析光交換集成芯片串

2、擾的理論模型，給出了任意規(guī)模光交換芯片串擾的計算公式，其中光交換集成芯片的串擾可用主信號路由開關單元串擾的加權和表示，權重系數(shù)為相對路由損耗系數(shù)。
　　2.利用ModeSolution仿真軟件，對硅基光交換芯片的基本單元結構進行了優(yōu)化設計，完成了芯片版圖制作和加工。測試結果表明，所設計的2×2馬赫-曾德爾干涉（MZI）開關單元的插入損耗為1.92dB，串擾小于-16dB，3dB帶寬大于40nm；2×2單微環(huán)耦合MZI（Single

3、 Ring coupled MZI,SRMZI）開關單元的插入損耗為2.13dB，串擾為-23.72dB，3dB帶寬為43.5GHz。根據(jù)本文提出的串擾理論模型，分別對基于MZI和SRMZI開關單元的16×16光交換集成芯片進行了性能評估，均可滿足項目的設計要求。
　　3.采用四路40Gbps DQPSK調制信號對4×4MZI光交換芯片模塊進行了纖到纖的傳輸實驗測試，正常工作狀態(tài)下開關時間小于20ns。實驗結果表明，經NIN熱控補