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结构参数对串联微环谐振腔编解码器性能的影响

吉喆贾大功张红霞张德龙刘铁根张以谟

Study of structure parameters effect on performance of optical en/decoder based on parallel-cascaded

microring resonators

Ji Zhe Jia Da-Gong Zhang Hong-Xia Zhang De-Long Liu Tie-Gen Zhang Yi-Mo

引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 64, 034218 (2015) DOI: 10.7498/aps.64.034218

在线阅读 View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.034218

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物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 64, No. 3 (2015) 034218

结构参数对串联微环谐振腔编解码器性能的影响

∗

吉喆贾大功

†

张红霞张德龙刘铁根张以谟

(天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息科学与技术教育部重点实验室, 天津 300072)

( 2014 年 7 月 7 日收到; 2014 年 8 月 4 日收到修改稿 )

光码分多址系统中, 光编解码器是影响系统性能的关键因素之一. 自相关峰值旁瓣比 (P /W)、自互相关

峰值比 (P/C) 是衡量编解码器性能的两个重要指标. 以硅基 SOI 微环谐振腔为载体, 提出了一种串联三环阵

列的二维相干 OCDMA 编解码器模型. 详细研究了耦合系数、损耗系数、阵列间距以及通道间隔对微环谐振腔

编解码器性能的影响. 结果表明, 半径为 50 µm 的微环, 环与直波导间耦合系数在 0.6—0.7 之间, 环与环间耦

合系数在 0.1—0.2 之间, 损耗系数 < 2 dB/cm, 阵列间距大于 3 mm, 通道间隔在 25—36 GHz 间时, 编解码器

能够获得良好的性能.

关键词: 光码分多址编解码器, 自相关峰值旁瓣比, 互相关峰值比, 微环谐振腔

PACS: 42.79.Sz, 42.82.–m, 42.60.Da DOI: 10.7498/aps.64.034218

1 引言

光码分多址 (OCDMA) 系统结合码分多址接

入技术与光纤通信的优点, 以光编/解码器为高速

光信号处理器, 具有用户接入方便、地址分配灵活、

信息安全性高、抗干扰性强等优点, 成为未来高速

光纤局域网和用户接入网的最佳方案之一

[1−3]

. 光

编/解码器作为 OCDMA 系统的关键技术与核心部

件, 其性能直接决定 OCDMA 系统的成本、用户容

量、系统误码率及系统灵活性、工作稳定性等特

性. 在众多光编/解码器方案中, 基于微环谐振腔的

OCDMA 编/解码器作为一种新型的方案, 凭借其

模式体积小, 选频特性优越, 支持多调谐方式, 结构

可拓展性强以及兼容微电子批量加工等优点

[4−6]

得到研究者的广泛关注和研究

[7−12]

. 目前, 国际上

Agarwal、Wang 等小组围绕该类型编解码器先后提

出了基于四环串联阵列一维编解码方案和基于双

环阵列的二维编解码方案, 从理论和结构方面论证

了该类编解码器的可行性

[7−10]

. 然而微环谐振腔

的结构参数对编解码特性影响的研究并不十分完

善, 尤其是微环谐振腔整体结构参数, 包括耦合系

数、损耗系数、阵列间距以及通道间隔对编解码性

能的影响尚未见到系统报道.

一般来说, 常采用自相关峰旁瓣比 (P/W)、自

互相关峰值比 (P/C) 两个参量作为衡量编解码器

性能的主要指标

[7]

. 通常, 影响这两个指标的参

数主要是编解码器结构参数. 本文构造了一种基

于硅基 SOI 材料的串联三微环阵列的二维相干

OCDMA 编码器模型. 详细研究了编解码器结构参

数, 即耦合系数、损耗系数、阵列间距以及通道间隔

对编解码器性能的影响. 和现有的基于微环谐振腔

的编解码器相比, 深入讨论了结构参数, 对后续进

一步优化编解码器性能以及编解码器实用化、器件

加工制备具有很好地指导意义.

2 串联三环阵列编/解码模型

2.1 串联三环结构

串联三环结构如图 1 (a) 所示. E

, E

through

add

和 E

out

分别代表输入端, 传输端和上/下载

端的光场复振幅. 为了减少额外的损耗, 假设环与

∗

国家重点基础研究发展计划 (973 计划)(批准号: 2014CB340103) 和国家自然科学基金 (批准号: 61377077, 61404119) 资助的课题.

†

通信作者. E-mail: dagongjia@tju.edu.cn

034218-1

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