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《辽宁师范大学》 2010年
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单块晶体集成的Crossbar网络的优化设计与制作

付丽丽  
【摘要】: 信息化时代的今天,随着人们对信息需求的与日俱增,建立高速信息处理系统变得十分迫切。由于传统的电互连网络存在带宽受限、串扰严重、功耗过高等问题,人们开始探索新的技术以提高互连带宽,降低通讯延时。光互连作为一种新的互连方式,具有带宽高、功耗低、延迟小、抗干扰能力强等许多电互连不可比拟的优点。目前,自由空间传输的光学互连网络是国际上主要的研究方向之一。但是,由于光通信中应用的光交换互连网络多是由分立的元件组成的,存在着插入损耗大、不易安装校准、易受环境影响等缺点,在实际应用中受到很大程度上的限制。因此,本课题组一直致力于光学互连网络的集成化研究。本论文在“单块晶体集成的N×N纵横开关网络及其控制算法”’的基础上,对单块晶体集成的Crossbar网络进行了优化设计,具体内容包括: 1.分析了单块晶体集成的Crossbar网络的原理:利用晶体的双折射和全内双反射效应实现相邻两级开关级之间的互连,利用晶体的线性电光效应来控制开关的工作状态,以实现网络的功能。分别介绍了两种网络结构:垂直入射结构和倾斜入射结构。 2.根据晶体尺寸和器件实际应用需求,分别对两种结构的Crossbar网络进行了优化设计。对于垂直入射结构,讨论了网络尺寸与通道间距、半波电压、通道数目、晶体结构和尺寸之间的关系,得出光轴与反射面夹角θ的取值范围为35°045°。对于倾斜入射结构,讨论了网络尺寸与半波电压、入射o光通道和e光通道的夹角△oe、o光通道间距、e光通道间距、通道数目、晶体结构和尺寸之间的关系,同时考虑了菲涅耳反射损耗,得出光轴与反射面夹角θ的取值范围为35°045°、输入面与反射面的夹角Y的取值范围为γ≈θ、o光入射角|αoi|的取值范围为-5°αoi,5° 3.用LiNbO3晶体制作了一个垂直入射结构的3×3Crossbar网络。晶体尺寸为16mm×61mm×lmm,θ角为35°,电极尺寸为1mm×16mm。实验结果表明:通过控制开关状态,可以实现任意输入与输出之间的互连,网络损耗为40%,串扰为-14dB,并对产生损耗和串扰的原因进行了分析。
【学位授予单位】:辽宁师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN929.1

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