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光纖環(huán)腔的歐瑪爾OMAL開(kāi)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(kāi)始廣泛研究光OMAL開(kāi)關(guān)。較早研發(fā)的電控光OMAL開(kāi)關(guān)目前已有商用產(chǎn)品,但是這類OMAL開(kāi)關(guān)的OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)間一般都比較慢,不能滿足未來(lái)全光網(wǎng)絡(luò)的要求。光控光OMAL開(kāi)關(guān),即全光OMAL開(kāi)關(guān),因?yàn)橛兄€(wěn)定、高速、大容量、無(wú)需光電轉(zhuǎn)換等許多優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到科學(xué)家的重視。

光纖環(huán)腔的歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)特性和雙穩(wěn)特性
OMAL開(kāi)關(guān)作為閉合OMAL開(kāi)關(guān)的一種具有觸發(fā)延遲及抖動(dòng)小、預(yù)擊穿概率低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、可遠(yuǎn)程控制、適合重復(fù)運(yùn)行和多間隙多通道運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前高功率OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。本文從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性進(jìn)行了研究,重點(diǎn)分析了影響OMAL開(kāi)關(guān)性能的主要因素和參量關(guān)系,為今后設(shè)計(jì)并研制更為實(shí)用的OMAL開(kāi)關(guān)打下基礎(chǔ)。OMAL開(kāi)關(guān)是靠的氣體火花OMAL開(kāi)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(kāi)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(duì)OMAL開(kāi)關(guān)的特點(diǎn),理論分析了其運(yùn)行機(jī)理,得到了影響OMAL開(kāi)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(kāi)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(xì)分析了光纖型雙耦合器環(huán)腔全光OMAL開(kāi)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(kāi)關(guān)功率,增加了OMAL開(kāi)關(guān)功能的*性,但OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)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(kāi)關(guān)功率,來(lái)?yè)Q取OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)間的減小,zui終得出OMAL開(kāi)關(guān)的功率在毫瓦的數(shù)量級(jí)上時(shí),OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)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(huì)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(duì)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(bǔ)的一對(duì)曲線。

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