高速全光纖聲光開關(guān)的關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、全光開關(guān)是未來全光網(wǎng)絡(luò)的核心器件之一，對全光開關(guān)展開研究具有重大意義。本論文主要研究基于聲光效應(yīng)的高速全光纖聲光開關(guān)，這種全光開關(guān)具有開關(guān)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(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　1)全光纖聲光開關(guān)的新方案設(shè)計。論文首先闡述了構(gòu)成聲光開關(guān)的物理要素及基本原理，總結(jié)和分析了已研、在研各類聲光開關(guān)的發(fā)展?fàn)顩r和優(yōu)缺點，確立了將全光纖聲光開關(guān)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(guān)存在的兩大主要問題:開關(guān)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(shè)計了超聲換能器、模式選擇耦合器和聲光可調(diào)濾波器(AOTF)。此三點亦為本論文的三個主要創(chuàng)新點，由此構(gòu)建出三種新型的全光纖聲光開關(guān)方案，并將其中的MZI型全光纖聲光開關(guān)作為重點研究對象。經(jīng)文獻(xiàn)、專利查找認(rèn)證，本論文提出的三種新方案具有一定先進(jìn)性和新穎性。
　　2)射頻信號發(fā)生器的設(shè)計與分析。鎖相環(huán)頻率合成(PLL)和直接數(shù)字頻率合成(DDS)是最

3、適合制作高速全光纖聲光開關(guān)射頻信號發(fā)生器的兩種技術(shù)。論文首先設(shè)計并應(yīng)用軟件ADIsimPLL仿真了基于PLL的頻率合成電路。仿真結(jié)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(guān)對射頻信號發(fā)生器的要求。其次，本文設(shè)計、制作并實現(xiàn)了基于STEL-1175+80和AD9713的DDS頻率合成電路。由實驗結(jié)果可知，采用DDS頻率合成技術(shù)的射頻信號發(fā)生器具有頻率產(chǎn)生快(約60ns)、分辨率高（數(shù)赫茲）的特點而成為制作全

4、光纖聲光開關(guān)射頻信號發(fā)生器的最理想方式。
　　3)超聲換能器的設(shè)計與分析。超聲換能器是全光纖聲光開關(guān)的核心部分，本文選用了光纖鍍氧化鋅(ZnO)的超聲換能器結(jié)構(gòu)。通過對換能器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模及等效電路轉(zhuǎn)化后求得了表征其性能的最重要參數(shù):壓電層反射系數(shù)S11。然后利用MATLAB軟件對各參數(shù)如內(nèi)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(jù)仿真結(jié)果本文獲得了一組優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)用以樣品制作的理論指導(dǎo)。樣品采用磁控濺射技術(shù)