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用于光交叉互连的光折变理论和实验研究

史学舜  
【摘要】: 光交叉互连的基本核心元件是光开关。本文比较了几类实现光交叉互连的光开关,对利用光折变技术制作光开关的方法做了较为深入的研究,并就该器件的设计原理、制作方法进行了讨论。 首先应用耦合波理论对体全息光栅的衍射效率以及多重体光栅对入射光波的角度、波长和波前相位的选择性衍射特性进行了分析,其中对波前相位编码多重体光栅的选择性衍射特性作了详细的推导。阐述了利用光折变多重体光栅技术制作全息光开关的基本原理,并进一步研究了应用于光交叉互连中光开关器件在制作过程中的诸如记录材料选择、编码方法以及写入光路等关键技术。研究表明: 在理想相位调制器的情况下,波前相位编码体光栅对波前相位有着良好的、唯一的选择性,可以充分应用这一特性进行相位波长,相位角度混合编码。论文给出了分析随机波前相位编码体光栅选择性衍射的一种方法。 铁掺杂的铌酸锂晶体(LiNbO3:Fe)是用于体全息光开关记录介质的最佳材料,由于铌酸锂晶体的尺寸可以做得较大,因此它具有诸如大的存储容量、高的角度选择性、较长的存储时间以及较高的衍射效率等其它光折变材料无法比拟的优点。为了获得较高的衍射效率和选择灵敏度,应当选用E光耦合(写入光均为非寻常偏振)的入射光路。而为了获得衍射效率的均匀性,应当采用O光耦合。具体采用哪种写入光路,需要根据开关通道容量以及采用的编码方式来确定。 在上述的研究基础上,设计出基于体全息技术的相位选择型1×3、N×1光交叉互连光开关的试验方案,提出了波长相位角度混合编码的写入技术,并进行了初步的实验研究。


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