光纖環(huán)腔的歐瑪爾OMAL開關(guān)特性和雙穩(wěn)特性
隨著高速、大容量光纖通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,人們開始廣泛研究光OMAL開關(guān)。較早研發(fā)的電控光OMAL開關(guān)目前已有商用產(chǎn)品,但是這類OMAL開關(guān)的OMAL開關(guān)時間一般都比較慢,不能滿足未來全光網(wǎng)絡(luò)的要求。光控光OMAL開關(guān),即全光OMAL開關(guān),因為有著穩(wěn)定、高速、大容量、無需光電轉(zhuǎn)換等許多優(yōu)點,越來越受到科學(xué)家的重視。

光纖環(huán)腔的歐瑪爾OMAL開關(guān)特性和雙穩(wěn)特性
OMAL開關(guān)作為閉合OMAL開關(guān)的一種具有觸發(fā)延遲及抖動小、預(yù)擊穿概率低、結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定可靠、可遠程控制、適合重復(fù)運行和多間隙多通道運行等優(yōu)點,是當(dāng)前高功率OMAL開關(guān)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。本文從理論和實踐兩個方面對OMAL開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)和運行特性進行了研究,重點分析了影響OMAL開關(guān)性能的主要因素和參量關(guān)系,為今后設(shè)計并研制更為實用的OMAL開關(guān)打下基礎(chǔ)。OMAL開關(guān)是靠的氣體火花OMAL開關(guān),它要求用一定激光能量使預(yù)先加有一定電壓的OMAL開關(guān)閉合導(dǎo)通。因此我們首先從氣體火花放電的特性出發(fā),針對OMAL開關(guān)的特點,理論分析了其運行機理,得到了影響OMAL開關(guān)性能的主要因素包括:激光能量、氣體性質(zhì)、氣壓以及電極形狀。作為全關(guān)OMAL開關(guān)的基礎(chǔ)性器件——光纖耦合器也必將受到人們的重視。 本文詳細分析了光纖型雙耦合器環(huán)腔全光OMAL開關(guān)的原理,在環(huán)腔中加入了摻鉺光纖放大器后,大幅減少了環(huán)腔的OMAL開關(guān)功率,增加了OMAL開關(guān)功能的*性,但OMAL開關(guān)時間也增加了。控制摻鉺光纖放大器的增益、耦合器的反射率等參數(shù),可以適當(dāng)?shù)卦黾覱MAL開關(guān)功率,來換取OMAL開關(guān)時間的減小,zui終得出OMAL開關(guān)的功率在毫瓦的數(shù)量級上時,OMAL開關(guān)時間可以控制在幾十到幾百納秒范圍。研究了帶有摻鉺光纖的單、雙耦合器環(huán)腔的雙穩(wěn)特性。我們發(fā)現(xiàn)在一定條件下,輸出光會有比較明顯的雙穩(wěn)現(xiàn)象。總結(jié)了光纖環(huán)腔的雙穩(wěn)性隨耦合器反射率、單程線性相移等參數(shù)改變而產(chǎn)生的規(guī)律。雙耦合器環(huán)腔反射端和透射端的雙穩(wěn)曲線的類型是不一樣的,分別對應(yīng)法布里—珀羅腔反射雙穩(wěn)和透射雙穩(wěn)曲線,它們是互補的一對曲線。

光纖環(huán)腔的歐瑪爾OMAL開關(guān)特性和雙穩(wěn)特性
綜合考慮OMAL開關(guān)閾值功率的間隔、OMAL開關(guān)閾值功率的大小、穩(wěn)定性、OMAL開關(guān)轉(zhuǎn)換時間等因素,選取適當(dāng)?shù)膮?shù),設(shè)計了一個摻鉺光纖環(huán)腔雙穩(wěn)OMAL開關(guān)。理論模擬出OMAL開關(guān)閾值功率大約在0.02W和0.03W,OMAL開關(guān)閾值功率的間隔大約為0.01W,OMAL開關(guān)轉(zhuǎn)換時間大約為7.5ns,另外這種OMAL開關(guān)的穩(wěn)定性很好。