Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

75 10 0
Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUANG VIỆT THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP QUANG TỬ CHUYỂN MẠCH 3X3 ỨNG DỤNG TRONG MẠNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MODE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Đà Nẵng - Năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUANG VIỆT THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP QUANG TỬ CHUYỂN MẠCH 3X3 ỨNG DỤNG TRONG MẠNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MODE Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 8520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS VÕ DUY PHÚC Đà Nẵng - Năm 2022 i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập trường Đại học Bách Khoa thời gian làm luận văn tốt nghiệp, nhận quan tâm dạy bảo tận tình quý thầy cô, động viên cổ vũ gia đình, bạn bè Đầu tiên tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa đặc biệt thầy cô Khoa Điện tử Viễn thông dạy dỗ, truyền đạt cho vốn kiến thức quý giá suốt thời gian học vừa Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Võ Duy Phúc NCS Hồ Đức Tâm Linh nhiệt tình hướng dẫn giúp tơi hồn thiện luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên, động viên tơi suốt q trình học tập q trình hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp cao học, tập thể vững mạnh, tuyệt vời bên chia sẻ vui buồn lời động viên, giúp học tập hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Đà Năng, ngày tháng năm 2022 Học viên thực Nguyễn Quang Việt THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ii LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung luận văn tốt nghiệp “Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng mạng ghép kênh phân chia theo mode” chép hoàn toàn luận văn cơng trình có từ trước Nếu vi phạm em xin chịu trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ luận văn tốt nghiệp Đà Năng, ngày tháng năm 2022 Học viên thực Nguyễn Quang Việt THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP QUANG TỬ CHUYỂN MẠCH 3X3 ỨNG DỤNG TRONG MẠNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MODE Học viên: Nguyễn Quang Việt - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: Khóa: K40; Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Luận văn đưa tầm quan trọng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mode MDM, nơi mà mode trực giao với xem kênh tín hiệu riêng biệt với bước sóng Đây cơng nghệ đầy hứa hẹn giúp mở rộng băng thông kênh truyền kết hợp với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM Ngồi ra, chuyển mạch dựa vào ống dẫn sóng giao thoa đa mode MMI thiết kế mô lý thuyết tự ảnh ống dẫn sóng phương pháp lan truyền chùm BPM Do đó, việc chọn lọc mode theo mong muốn để xử lý ngõ giải ghép kênh khắc phục Thông qua kết mô phỏng, suy hao chèn nhỏ 1,8 dB dải bước sóng từ 1,53 μm tới 1,565 μm nhỏ 0,5 dB bước sóng 1,55 μm Bên cạnh đó, nhiễu xuyên kênh dao động từ -44 dB tới -24 dB cho toàn dải C Với ưu điểm trên, thiết bị đầy hứa hẹn cho mạch tích hợp xử lý mode tồn quang hệ thống MDM 3X3 COMPACT OPTICAL CIRCUIT DESIGN APPLICATIONS IN MODEL DIFFERENT CHANNEL NETWORK The thesis has pointed out the importance of the MDM mode division multiplexing technique, where the modes are orthogonal to each other Each of these modes is considered a separate signal channel modulated with only one wavelength This is a promising technology capable of expanding the bandwidth of the channel when combined with WDM wavelength division multiplexing The switch architecture has been designed mainly based on compact and flexible multimode interferometers Therefore, the selection of the desired mode for processing at any outputs of the demultiplexer has been overcome Through the BPM simulation results, the insertion loss is always less than 1,8 dB in the wavelength range from 1,53 μm to 1,565 μm and less than 0,5 dB at 1,55 μm Besides, the cross-channel interference varies from -44 dB to -24 dB for the entire C-band With the above advantages, the device is a promising device for all-optical mode processing integrated circuits in MDM system THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .vii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii DANH SÁCH CÁC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TRUYỀN DẪN QUANG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MODE 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Hệ thống truyền dẫn quang ghép kênh phân chia theo mode 1.3 Tổng quan ống dẫn sóng quang học 1.3.1 Cơ sở truyền sóng ống dẫn sóng 1.3.2 Các mode lan truyền ống dẫn sóng 1.3.3 Ống dẫn sóng dạng kênh dẫn đối xứng 1.4 Kết luận chương 12 CHƯƠNG GIAO THOA ĐA MODE MMI DỰA VÀO HIỆN TƯỢNG TỰ SAO ẢNH 14 2.1 Giới thiệu chương 14 2.2 Nguyên tắc ảnh 14 2.3 Ống dẫn sóng đa mode 15 2.3.1 Hằng số lan truyền 16 2.3.2 Phân tích lan truyền mode 18 2.4 Giao thoa tổng quát 20 2.4.1 Các đơn ảnh 20 2.4.2 Các đa ảnh 21 2.5 Giao thoa hạn chế 23 2.5.1 Giao thoa cặp 23 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội v 2.5.2 Giao thoa đối xứng 24 2.6 Kết luận 27 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN CHÙM TIA BPM 28 3.1 Giới thiệu chung 28 3.2 Lý thuyết BPM 28 3.3 Phương pháp lan truyền chùm sai phân hữu hạn 2D 29 3.3.1 Phân tích 29 3.3.2 Xấp xỉ góc nhỏ 33 3.4 Phương pháp lan truyền chùm sai phân hữu hạn 3D 34 3.4.1 Phân tích 34 3.4.2 Xấp xỉ góc nhỏ 38 3.5 Kết luận 39 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN MẠCH MODE QUANG 3X3 40 4.1 Giới thiệu chung 40 4.2 Tổng quan nghiên cứu 40 4.3 Bộ ghép MMI 42 4.3.1 Tổng quan 42 4.3.2 Nguyên lý hoạt động 43 4.4 Bộ dịch pha 43 4.5 Đánh giá hiệu thảo luận 45 4.6 Kết luận 50 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vi Từ viết tắt Diễn giải Dịch nghĩa ADI Alternaing direction implicit Phương pháp ngầm định hướng thay thể AONs All optical networks Mạng toàn quang BER Bit error rate Tỷ lệ lỗi bit BPM Beam Propagation method Phương thức lan truyền chùm CFM Correlation function method Phương pháp chức tương quan CT Crosstalk Nhiễu xuyên kênh IL Insertion loss Suy hao chèn MDM Mode division multiplexing Ghép kênh phân chia theo mode MMI Multimode interference Giao thoa đa mode MPA Mode propagation method Phương pháp phân tích truyền mode PICs Photonic intergrated circuits Mạch tích hợp quang tử PLCs Planar ligthwave circuits Mạch quang phẳng PON Passive optical network Mạng quang thụ động SOI Silicon on isulator Silicon vật liệu cách điện TE Transverse electric Điện trường ngang TM Transverse magnetic Từ trường ngang TMM Transfer matrix method Phương thức ma trận chuyển WDM Wavelength division multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa 𝛽𝑣 Hằng số lan truyền tương ứng với mode thứ v 𝑐𝑣 Hệ số kích thích tương ứng với mode thứ v 𝜀 Hằng số điện môi 𝑒𝑥𝑝 Cơ số e mũ ̃ 𝐻 Từ trường chuẩn hóa I Ma trận đơn vị 𝑘𝑦𝑣 λ LMMI Sóng ngang tương ứng với mode thứ v Bước sóng Chiều dài ống dẫn sóng đa mode 𝐿𝜋 Chiều dài phách hai mode bậc thấp LPS Nửa chiều dài dịch pha LTP Chiều dài taper 𝜇 Hằng số từ thẩm 𝑛𝑐𝑙𝑎𝑑𝑑𝑖𝑛𝑔 Chiết suất lớp vỏ ống dẫn sóng 𝑛𝑐𝑜𝑟𝑒 Chiết suất lớp lõi ống dẫn sóng 𝑛eff v Chỉ số khúc xạ hiệu dụng Mode thứ v 𝑊𝑒0 Độ rộng hiệu dụng ống dẫn sóng mode thứ 𝑊𝑒𝑣 Độ rộng hiệu dụng ống dẫn sóng mode thứ v WMMI Độ rộng ống dẫn sóng đa mode WPS Độ rộng trung tâm dịch pha WTP Độ rộng taper THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội viii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn sử dụng MDM Hình 1-2 (a) Ống dẫn sóng khơng phẳng (b) Ống dẫn sóng phẳng Hình 1-3 (a) Ống dẫn sóng chiết suất phân bậc (b) Ống dẫn sóng chiết suất biến đổi dần Hình 1-4 Ống dẫn sóng Silicon vật liệu cách điện Hình 1-5 Ống dẫn sóng Buried channel 10 Hình 1-6 Ống dẫn sóng Strip-loaded 10 Hình 1-7 Ống dẫn sóng Ridge 11 Hình 1-8 Ống dẫn sóng Rid 11 Hình 1-9 Ống dẫn sóng Diffused 12 Hình 2-1 Cấu trúc ống dẫn sóng đa mode MMI 15 Hình 2-2 Mơ tả ống dẫn sóng đa mode cấu trúc hai chiều Bên phải hình chiếu thiết bị theo phương Y-Z, bên trái chiết suất hiệu thiết bị 16 Hình 2-3 Ví dụ trường ψν(y) có biên độ chuẩn hóa tương ứng với mode ống dẫn sóng đa mode 16 Hình 2-4 Ống dẫn sóng đa mode chứa trường ngõ vào δ(y, 0), đơn ảnh đảo ngược (3Lπ), đơn ảnh trực tiếp 2(3Lπ), hai ảnh hình thành (1/2)(3Lπ) (3/2)(3Lπ) 18 Hình 2-5 Mơ hình cường độ ánh sáng theo lý thuyết tương ứng với chế giao thoa cặp tổng quát hai ống dẫn sóng đa mode dẫn tới hình thành đơn ảnh đảo (a), ảnh (b) 23 Hình 2-6 Mơ hình cường độ ánh sáng theo lý thuyết tương ứng với chế giao thoa đối xứng ống dẫn sóng đa mode với độ rộng 4.2 μm chiều dài 34.8 μm ảnh “1 × 1” (a); ống dẫn sóng đa mode rộng 6.8 μm chiều dài 22 μm chia cơng suất “1 × 4” (b) 26 Hình 3-1 Lý thuyết BPM 28 Hình 3-2 Hình ảnh trường khơng phải lan truyền thiết bị, thực lưới mô BPM 29 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 49 Hình 4-9 Suy hao chèn nhiễu xuyên kênh hàm bước sóng ngõ vào I3 Các kết mơ chứng tỏ hình (4.7, 4.8 4.9), bước sóng khảo sát suy hao chèn nhỏ 0.5 dB nhỏ 1.8 dB toàn băng C Cũng dải này, từ -44 dB tới -24 dB giá trị nhiễu xuyên kênh với chín trường hợp chuyển mạch Trong đó, -44 dB nhiễu xuyên kênh chuyển mạch tín hiệu từ I3 sang O1 bước sóng trung tâm Điều rằng, cơng suất bị rị rỉ qua hai ngõ khơng mong muốn thấp Thấp -24 dB chuyển mạch tín hiệu từ I2 sang O2 Nhưng, giá trị chấp nhận công suất thu 67% dải bước sóng từ 1.53 μm tới 1.565 μm So sánh giá trị công suất với giá trị nhiễu xuyên kênh thấp nhất, thấy cơng suất rị rỉ không đáng kể Như vậy, công suất chủ yếu suy hao qua tầng ghép MMI THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 50 4.6 Kết luận Một thiết bị chuyển mạch cách ghép nối ghép MMI dịch pha với khả chuyển mạch tín hiệu ngõ vào tới ngõ đề xuất chương Hơn nữa, suy hao chèn thiết bị nhỏ 0.5 dB tương ứng với công suất nhận ln 90% bước sóng 1.55 μm Đặc biệt, tồn băng C nhiễu xuyên kênh đạt giá trị từ -44 dB tới -24 dB THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong luận văn, tìm hiểu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mode MDM, nơi mà mode trực giao với xem kênh tín hiệu riêng biệt với bước sóng Cơng nghệ đầy hứa hẹn giúp mở rộng băng thông kênh truyền kết hợp với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM Ngồi ra, thiết bị chuyển mạch mode xây dựng dựa thành phần ống dẫn sóng giao thoa đa mode MMI nên dung sai chế tạo thiết bị lớn Hơn nữa, với chuyển mạch linh hoạt tín hiệu ngõ vào ngõ mở giải pháp đầy hứa hẹn cho thiết kế giải ghép kênh có khả chọn lọc mode ngõ Thiết bị có khả hoạt động tồn băng C, nên thiết bị có tiềm ứng dụng vào mạch tích hợp xử lý mode toàn quang hệ thống MDM Tuy luận văn khắc phục nhược điểm chọn lọc mode hệ thống ghép kênh MDM thiết bị hỗ trợ ba ngõ vào/ra Vì vậy, mục tiêu đặt phải xây dựng thiết bị chuyển mạch hỗ trợ nhiều ngõ vào/ra mở rộng vùng băng thơng hoạt động lớn Đây hướng phát triển luận văn THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T L Tsai and J C Wu, “Low-complexity and high-flexibility design of a wavelength-selective switch using Raman amplifiers and directional couplers,” J Light Technol., vol 26, no 10, pp 1226–1233, 2008 [2] D T H Tan, K Ikeda, S Zamek, A Mizrahi, M Nezhad, and Y Fainman, “Wavelength selective coupler on silicon for applications in wavelength division multiplexing,” 2010 IEEE Photonics Soc Summer Top Meet Ser PHOSST 2010, pp 203–204, 2010 [3] H Kishikawa, K Kimiya, N Goto, and S I Yanagiya, “All-optical wavelength-selective switch consisting of asymmetric X-junction couplers and Raman amplifiers for wide wavelength range,” J Light Technol., vol 28, no 1, pp 172–180, 2010 [4] H Kishikawa and N Goto, “Proposal of All-Optical Wavelength-Selective Switching Using Waveguide-Type Raman Amplifiers and 3- dB Couplers,” J Light Technol., vol 23, no 4, pp 1631–1636, 2005 [5] Y Xiong, R B Priti, and O Liboiron-Ladouceur, “High-speed two-mode switch for mode-division multiplexing optical networks,” Optica, vol 4, no 9, p 1098, 2017 [6] X Zi, L Wang, K Chen, and K S Chiang, “Mode-Selective Switch Based on Thermo-Optic Asymmetric Directional Coupler,” IEEE Photonics Technol Lett., vol 30, no 7, pp 618–621, 2018 [7] Q Huang, K S Chiang, and W Jin, “Thermo-optically controlled vertical waveguide directional couplers for mode-selective switching,” IEEE Photonics J., vol 10, no 6, pp 1–14, 2018 [8] M P B Soldano, “Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging : Principles and Applications,” J Light Technol., vol 13, no 4, p 615, 1995 [9] L B Soldano et al., “High-performance monomode planar couplers using a short multi-mode interference section,” Proc Eur Conf Opt Commun., pp 225–228, 1991 [10] L B Soldano, F B Veerman, M K Smit, B H Verbeek, and and E C M Pennings, “Multimode interference couplers,” Proc Integr Phot Res., p 13, 1991 [11] L H Spiekman, E G Metaal, F H Groen, and I Moerman, “Extrtôiely Small Multimode Interference Couplers and Ultrashort Bends on InP by Deep Etching,” IEEE Photonics Technol Lett., vol 6, no 8, pp 1008– 1010, 1994 [12] M Bachmann, P A Besse, and H Melchior, “General self-imaging THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 53 properties in NxN multimode interference couplers including phase relations,” Appl Opt., vol 33, no 18, pp 3905–3911, 1994 [13] N C Harris et al., “Efficient, Compact and Low Loss Thermo-Optic Phase Shifter in Silicon,” Opt Express, vol 22, no 9, pp 83–85, 2014 [14] A Ribeiro and W Bogaerts, “Digitally controlled multiplexed silicon photonics phase shifter using heaters with integrated diodes,” Opt Express, vol 25, no 24, p 29778, 2017 [15] G T Reed, G Mashanovich, F Y Gardes, and D J Thomson, “Silicon optical modulators,” Nat Photonics, vol 4, no 8, pp 518–526, 2010 [16] F Rosa et al., “Design of a carrier-depletion Mach-Zehnder modulator in 250 nm silicon-on-insulator technology,” Adv Radio Sci, vol 15, pp 269– 277, 2017 [17] N C Harris et al., “Efficient, Compact and Low Loss Thermo-Optic Phase Shifter in Silicon,” Opt Express, vol 22, no 9, pp 83–85, 2014 [18] A Ribeiro and W Bogaerts, “Digitally controlled multiplexed silicon photonics phase shifter using heaters with integrated diodes,” Opt Express, vol 25, no 24, p 29778, 2017 [19] G T Reed, G Mashanovich, F Y Gardes, and D J Thomson, “Silicon optical modulators,” Nat Photonics, vol 4, no 8, pp 518–526, 2010 [20] F Rosa et al., “Design of a carrier-depletion Mach-Zehnder modulator in 250 nm silicon-on-insulator technology,” Adv Radio Sci, vol 15, pp 269– 277, 2017 [21] M Okano, G Cong, Y Maegami, K Yamada, and M Ohno, “Striploaded waveguide-based optical phase shifter for high-efficiency silicon optical modulators,” Photonics Res., vol 4, no 6, p 222, 2016 [22] M Nedeljkovic, R Soref, and G Z Mashanovich, “Free-carrier electrorefraction and electroabsorption modulation predictions for silicon over the 1-14-μm infrared wavelength range,” IEEE Photonics J., vol 3, no 6, pp 1171–1180, 2011 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ... TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUANG VIỆT THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP QUANG TỬ CHUYỂN MẠCH 3X3 ỨNG DỤNG TRONG MẠNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MODE Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 8520203 LUẬN VĂN... Quang Việt THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THIẾT KẾ MẠCH TÍCH HỢP QUANG TỬ CHUYỂN MẠCH 3X3 ỨNG DỤNG TRONG MẠNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO MODE. .. nghẽn chuyển mạch từ tín hiệu (mode) ngõ vào tới ngõ Từ tồn nhược điểm đó, tơi chọn đề tài cho luận văn tốt nghiệp ? ?Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng mạng ghép kênh phân chia

Ngày đăng: 21/10/2022, 07:53

Hình ảnh liên quan

Hình 1-1. Sơ đồ các khối cơ bản trong hệ thống truyền dẫn sử dụng công nghệ MDM - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

1. Sơ đồ các khối cơ bản trong hệ thống truyền dẫn sử dụng công nghệ MDM Xem tại trang 15 của tài liệu.
Hình 1-3. (a) Ống dẫn sóng chiết suất phân bậc (b) Ống dẫn sóng chiết suất biến đổi dần  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

3. (a) Ống dẫn sóng chiết suất phân bậc (b) Ống dẫn sóng chiết suất biến đổi dần Xem tại trang 20 của tài liệu.
Hình 1-2. (a) Ống dẫn sóng khơng phẳng (b) Ống dẫn sóng phẳng - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

2. (a) Ống dẫn sóng khơng phẳng (b) Ống dẫn sóng phẳng Xem tại trang 20 của tài liệu.
Hình 1-4. Ống dẫn sóng Silicon trên nền vật liệu cách điện - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

4. Ống dẫn sóng Silicon trên nền vật liệu cách điện Xem tại trang 21 của tài liệu.
Hình 1-6. Ống dẫn sóng Strip-loaded - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

6. Ống dẫn sóng Strip-loaded Xem tại trang 22 của tài liệu.
Hình 1-5. Ống dẫn sóng Buried channel - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

5. Ống dẫn sóng Buried channel Xem tại trang 22 của tài liệu.
Hình 1-7. Ống dẫn sóng Ridge - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

7. Ống dẫn sóng Ridge Xem tại trang 23 của tài liệu.
Ống dẫn sóng ridge ở hình 1-7 có cấu trúc giống như ống dẫn sóng strip là ở trên cùng của cấu trúc phẳng là lõi dẫn sóng với chiết suất cao - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

ng.

dẫn sóng ridge ở hình 1-7 có cấu trúc giống như ống dẫn sóng strip là ở trên cùng của cấu trúc phẳng là lõi dẫn sóng với chiết suất cao Xem tại trang 23 của tài liệu.
Hình 1-9. Ống dẫn sóng Diffused - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 1.

9. Ống dẫn sóng Diffused Xem tại trang 24 của tài liệu.
Hình 2-1. Cấu trúc của một ống dẫn sóng đa mode MMI. - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 2.

1. Cấu trúc của một ống dẫn sóng đa mode MMI Xem tại trang 27 của tài liệu.
Hình 2-3. Ví dụ về các trường ψν(y) có biên độ chuẩn hóa tương ứng với 6 mode trong ống dẫn sóng đa mode - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 2.

3. Ví dụ về các trường ψν(y) có biên độ chuẩn hóa tương ứng với 6 mode trong ống dẫn sóng đa mode Xem tại trang 28 của tài liệu.
Hình 2-2. Mơ tả ống dẫn sóng đa mode cấu trúc hai chiều. Bên phải là hình chiếu của thiết bị theo phương Y-Z, bên trái là chiết suất hiệu quả của thiết bị - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 2.

2. Mơ tả ống dẫn sóng đa mode cấu trúc hai chiều. Bên phải là hình chiếu của thiết bị theo phương Y-Z, bên trái là chiết suất hiệu quả của thiết bị Xem tại trang 28 của tài liệu.
rộng  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

r.

ộng Xem tại trang 30 của tài liệu.
Hình 2-5. Mơ hình cường độ ánh sáng theo lý thuyết tương ứng với cơ chế giao thoa cặp hoặc tổng quát ở trong hai ống dẫn sóng đa mode dẫn tới hình thành  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 2.

5. Mơ hình cường độ ánh sáng theo lý thuyết tương ứng với cơ chế giao thoa cặp hoặc tổng quát ở trong hai ống dẫn sóng đa mode dẫn tới hình thành Xem tại trang 34 của tài liệu.
Bảng 2-1. Tóm tắt các đặc điểm của cơ chế giao thoa tổng quát, cặp và hạn chế - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Bảng 2.

1. Tóm tắt các đặc điểm của cơ chế giao thoa tổng quát, cặp và hạn chế Xem tại trang 37 của tài liệu.
Hình 2-6. Mơ hình cường độ ánh sáng theo lý thuyết tương ứng với cơ chế giao thoa đối xứng trong ống dẫn sóng đa mode với độ rộng 4.2 μm và chiều dài 34.8 μm chỉ ra  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 2.

6. Mơ hình cường độ ánh sáng theo lý thuyết tương ứng với cơ chế giao thoa đối xứng trong ống dẫn sóng đa mode với độ rộng 4.2 μm và chiều dài 34.8 μm chỉ ra Xem tại trang 38 của tài liệu.
Hình 3-1. Lý thuyết về BPM. - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 3.

1. Lý thuyết về BPM Xem tại trang 40 của tài liệu.
Hình 3-2. Hình ảnh trường khơng phải lan truyền trong thiết bị, nó được thực hiện bởi các lưới trong mô phỏng BPM - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 3.

2. Hình ảnh trường khơng phải lan truyền trong thiết bị, nó được thực hiện bởi các lưới trong mô phỏng BPM Xem tại trang 41 của tài liệu.
3.3. Phương pháp lan truyền chùm sai phân hữu hạn 2D - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

3.3..

Phương pháp lan truyền chùm sai phân hữu hạn 2D Xem tại trang 41 của tài liệu.
Bộ chuyển mạch chéo quang được thiết kế và chỉ ra ở hình 4-1, thiết bị bao gồm bốn MMI được chia làm hai cặp, mỗi cặp gồm hai MMI có tính chất giống  nhau với ba ngõ vào và ba ngõ ra - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

chuy.

ển mạch chéo quang được thiết kế và chỉ ra ở hình 4-1, thiết bị bao gồm bốn MMI được chia làm hai cặp, mỗi cặp gồm hai MMI có tính chất giống nhau với ba ngõ vào và ba ngõ ra Xem tại trang 53 của tài liệu.
4.3. Bộ ghép MMI - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

4.3..

Bộ ghép MMI Xem tại trang 54 của tài liệu.
Hình 4-3. Khảo sát độ rộng trung tâm của bộ dịch pha. - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

3. Khảo sát độ rộng trung tâm của bộ dịch pha Xem tại trang 55 của tài liệu.
Bảng 4-1. Bảng tóm tắt các trường hợp chuyển mạch tổng quát và vị trí đặt bộ dịch pha - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Bảng 4.

1. Bảng tóm tắt các trường hợp chuyển mạch tổng quát và vị trí đặt bộ dịch pha Xem tại trang 56 của tài liệu.
Xét hình 4-1a, giả sử ngõ vào I1 được chọn ngõ ra đầu tiên, nó có ba sự chọn lựa ngõ ra (O1, O2, O3) - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

t.

hình 4-1a, giả sử ngõ vào I1 được chọn ngõ ra đầu tiên, nó có ba sự chọn lựa ngõ ra (O1, O2, O3) Xem tại trang 57 của tài liệu.
Hình 4-4. Sự phân bố trường đối với ngõ vào I1 được chọn ngõ ra đầu tiên. (a) Ngõ vào I1 – Ngõ ra O1; (b) Ngõ vào (I1, I2) – Ngõ ra (O1, O2); (c) Ngõ vào (I1, I2) – Ngõ ra  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

4. Sự phân bố trường đối với ngõ vào I1 được chọn ngõ ra đầu tiên. (a) Ngõ vào I1 – Ngõ ra O1; (b) Ngõ vào (I1, I2) – Ngõ ra (O1, O2); (c) Ngõ vào (I1, I2) – Ngõ ra Xem tại trang 58 của tài liệu.
Hình 4-5. Sự phân bố trường đối với ngõ vào I2 được chọn ngõ ra đầu tiên. (a) Ngõ vào I2 – Ngõ ra O1; (b) Ngõ vào (I2, I1) – Ngõ ra (O1, O3); (c) Ngõ vào (I2,  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

5. Sự phân bố trường đối với ngõ vào I2 được chọn ngõ ra đầu tiên. (a) Ngõ vào I2 – Ngõ ra O1; (b) Ngõ vào (I2, I1) – Ngõ ra (O1, O3); (c) Ngõ vào (I2, Xem tại trang 58 của tài liệu.
Hình 4-6. Sự phân bố trường đối với ngõ vào I3 được chọn ngõ ra đầu tiên. (a) Ngõ vào I3 – Ngõ ra O2; (b) Ngõ vào (I3, I1) – Ngõ ra (O2, O1); (c) Ngõ vào (I3,  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

6. Sự phân bố trường đối với ngõ vào I3 được chọn ngõ ra đầu tiên. (a) Ngõ vào I3 – Ngõ ra O2; (b) Ngõ vào (I3, I1) – Ngõ ra (O2, O1); (c) Ngõ vào (I3, Xem tại trang 59 của tài liệu.
Hình 4-8. Suy hao chèn và nhiễu xuyên kênh như một hàm của bước sóng của ngõ vào I2.  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

8. Suy hao chèn và nhiễu xuyên kênh như một hàm của bước sóng của ngõ vào I2. Xem tại trang 60 của tài liệu.
Hình 4-7. Suy hao chèn và nhiễu xuyên kênh như một hàm của bước sóng của ngõ vào I1.  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

7. Suy hao chèn và nhiễu xuyên kênh như một hàm của bước sóng của ngõ vào I1. Xem tại trang 60 của tài liệu.
Hình 4-9. Suy hao chèn và nhiễu xuyên kênh như một hàm của bước sóng của ngõ vào I3.  - Thiết kế mạch tích hợp quang tử chuyển mạch 3x3 ứng dụng trong mạng ghép kênh phân chia theo mode

Hình 4.

9. Suy hao chèn và nhiễu xuyên kênh như một hàm của bước sóng của ngõ vào I3. Xem tại trang 61 của tài liệu.

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan