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MZI液位開關(guān)的工作原理

[ 2009-8-17 ]  [轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源:就是要儀器網(wǎng) www.bedgirls.com]

MZI液位開關(guān)的工作原理如下:將一束光分裂為兩個(gè)光束,使之分別進(jìn)入兩個(gè)波導(dǎo),然后在其中一束光上附加一定的相位偏移,最后再將兩束光合在一起(圖1)。通過改變MZI兩臂上的相位偏移,可以在MZI的輸出部分實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的干涉控制。這種機(jī)制決定了光液位開關(guān)的效率。但是,正如其他基于光干涉原理的器件一樣,MZI對(duì)波長(zhǎng)變化和任何影響光路的因素都非常敏感。
 在硅基氧化硅PLC液位開關(guān)中,最常用的分波、合波器件是DC。相移器通常是位于MZI一個(gè)波導(dǎo)臂上的加熱器。它可以通過熱-光效應(yīng)來改變光束的相位。根據(jù)兩臂上的相位差的不同,輸入光將從光液位開關(guān)的不同輸出端口輸出。

  MZI用作光信號(hào)液位開關(guān)器件和VOA時(shí),由于幾個(gè)難題的影響,在制造上有些難度,也限制了其通信性能。例如,在所需的波長(zhǎng)范圍內(nèi)和兩個(gè)偏振方向上,MZI很難實(shí)現(xiàn)精確的相移和分光比。由于存在光的雙折射(在不同偏振方向上相速度不同),所以,相移對(duì)偏振非常敏感。此外,DC的分光比受波導(dǎo)幾何形狀、折射率、波長(zhǎng)的強(qiáng)烈影響(呈指數(shù)規(guī)律),而且所有這些因素都隨制造誤差而變化。

  相移和分光比對(duì)生產(chǎn)條件的變化過于敏感使得MZI光液位開關(guān)的制造難度很大。前者要求MZI兩臂上的參數(shù)差異足夠小,而后者對(duì)DC部分的精確度和可重復(fù)性要求很高。

  MZI光液位開關(guān)的串?dāng)_水平取決于兩臂之間的相差和分光比。即使精心挑選出最好的MZI光液位開關(guān),在所需波長(zhǎng)范圍內(nèi),其串?dāng)_的典型值仍然很難達(dá)到-20dB。光液位開關(guān)的級(jí)聯(lián)可以降低串?dāng)_值,但是需要使用大量光液位開關(guān),這又會(huì)受產(chǎn)量問題的制約。用于分光的DC要求兩個(gè)平行波導(dǎo)之間的距離僅為幾個(gè)微米。DC部分的精度和MZI兩臂的一致性都是關(guān)鍵的參數(shù)。由于MZI光液位開關(guān)對(duì)生產(chǎn)條件非常敏感,所以即使用最新的晶片制造設(shè)備也很難制造。

  MZI光液位開關(guān)的“開”狀態(tài)是通過改變光液位開關(guān)中MZI兩臂上兩束光的相位差來實(shí)現(xiàn)的。所需要的相位差可以通過加熱器實(shí)現(xiàn),它的功耗非常小。然而,為了補(bǔ)償制造過程產(chǎn)生的相位差,當(dāng)光液位開關(guān)處于“關(guān)”狀態(tài)時(shí),也需要消耗能量。因此,由多個(gè)光液位開關(guān)組成的MZI光液位開關(guān)矩陣的功耗就較大,而且校準(zhǔn)非常復(fù)雜。此外,由于MZI是基于光干涉原理的,而雙折射的存在將引起偏振相關(guān)損耗(PDL),因此它不適合用作VOA



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