硅基光交换芯片设计与性能评估

发布时间：2017-12-12 00:28

  本文关键词：硅基光交换芯片设计与性能评估

  更多相关文章： 光交换芯片 马赫-曾德尔干涉结构 单微环耦合MZI结构 串扰

【摘要】：光交换节点是全光通信网络的核心单元之一,高速光交换集成芯片的研制推动了光交换节点技术的发展,其中硅基光交换芯片的制作工艺与传统COMS工艺完全兼容,易于实现单片集成,成为该领域的研究热点。本文对4×4光交换芯片模块进行了系统的实验测试,提出一种简化分析光交换集成芯片串扰的理论模型,并用于指导硅基光开关单元的设计。主要工作内容如下:1.通过综合分析光交换芯片插入损耗与串扰对光开关路由的依赖特性,提出一种简化分析光交换集成芯片串扰的理论模型,给出了任意规模光交换芯片串扰的计算公式,其中光交换集成芯片的串扰可用主信号路由开关单元串扰的加权和表示,权重系数为相对路由损耗系数。2.利用ModeSolution仿真软件,对硅基光交换芯片的基本单元结构进行了优化设计,完成了芯片版图制作和加工。测试结果表明,所设计的2×2马赫-曾德尔干涉(MZI)开关单元的插入损耗为1.92dB,串扰小于-16dB,3d B带宽大于40nm;2×2单微环耦合MZI(Single Ring coupled MZI,SRMZI)开关单元的插入损耗为2.13dB,串扰为-23.72d B,3dB带宽为43.5GHz。根据本文提出的串扰理论模型,分别对基于MZI和SRMZI开关单元的16×16光交换集成芯片进行了性能评估,均可满足项目的设计要求。3.采用四路40Gbps DQPSK调制信号对4×4 MZI光交换芯片模块进行了纤到纤的传输实验测试,正常工作状态下开关时间小于20ns。实验结果表明,经NIN热控补偿后,光交换芯片模块的最大插入损耗约为23.53dB,最大串扰为-28.66dB;在满载情况下,通过适当选取开关路由可实现全部24种交换状态的无误码传输。相关测试方法为后续开展16×16光交换集成芯片的系统测试提供了经验。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN402;TN929.1

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本文编号：1280500