一种新型基于MEMS的GTI滤波器的设计资料推荐

波分复用器和解复用器几乎是所有WDM系统和网络的主要组成部分。从传统意义上讲，多路复用/解复用器（de/mux）都属于静态器件，随着温度的变化波长范围会有少许改变。几乎在第一个静态复用/解复用器获得商用的同时，人们就梦想出现一种能实现波长快速调谐版本的复用/解复用器。快速可调的复用/解复用器可以广泛应用到各种领域，包括应用在时间/波长二维光码分多址（OCDMA）系统里的快速跳码（code hopping）技术上，从而既提高了QoS性能又增强了安全性。 先前可调复用器几乎没有什么新的进展，最近有利用一个1xN MEMS驱动的Gires-Tournois干涉仪（Gti）来制作快速调谐复用/解复用器的报道，采用这种方法的GTI是利用一个可编程的微反射镜阵列来取代传统GTI结构里的背向反射平面（back reflection plane），从功能上来说，这种GTI实际上扮演着类似可调阵列波导光栅（AWG）的角色，输出端口都是与相关波长呈周期性关系。例如，对于一个包含N个端口的多路解复用器来说，第一路波长从端口1输出，第N路波长从端口N输出，而第N+1路波长则又从端口1输出。经过调谐后，第N-1路波长可以从端口N输出，而第N路波长则可以由端口1输出，第N+1路波长由端口2输出。在我们的原型器件中，邻近端口之间的串扰为8 dB，而MEMS反射镜的调谐速度达到了10μs。尽管基本的器件测量论文已有公开发表，但系统级的研究还尚未被报道。
在本篇论文里，我们将演示一个基于GTI的1x3波长复用/解复用器的系统级性能以及快速转换能力，当中采用的GTI带有一个可调谐的中心波长。对GTI的群延迟波纹（GDR）测量发现其GDR低于5ps。而在对这款复用/解复用器进行10Gb/s数据传输演示时发现其功率损耗低于0.5 dB。
另外，由于2D的OCDMA系统里的异步光正交码的周期性频率位移现象，也导致了正交码现象[4]。因此，用这种可调多路器来实现编码跳跃（Code hopping）便成为一种简单易行的方式。由于偷听者需要在监听编码本身的同时还要发现跳码的次序，这就增加偷听的难度，因此系统安全性大大提高。同时由于可调编码器/解码器在出现其他用户的MAI（Multiple Access Interference，多址接入干扰）降低接收信号质量的情况下可以允许一个用户跳跃到一个新的编码上，因此跳码技术也被证明可以维护服务的品质（QoS）。而这款MEMS GTI则可以被用来完成编码跳跃，同时相比其他潜在竞争技术（如温度调谐FBG或延迟线开关）性能也作了重大改进（如速度和简单性）。下面我们就介绍一下采用GTI的2D OCDMA系统的跳码试验情况。
将GTI作为一个高速开关
每一个多路器的输出端口都表现出一个周期性的滤波器光谱。通过改变加载于静电MEMS驱动器上的电压，我们可以改变微发射镜的垂直方位，因此我们引入了入射光束的相位移概念。这种相位移在光纤阵列的输出端会转变为输出干涉图样的周期性位移（cyclic shift）。举例而言，从端口3到端口1的被称为第3rd个波长位移，从端口1到端口2的是第1个波长位移，依次类推（见图1a）。图2a则展示了转换程序。一个承载2Gb/s数据的波长穿越多路器。通过在两个不同的电压之间进行转换（速率为15 kHz），引入的数据输出端口将从端口2转换到端口1。图中显示了10μs的转换速度。我们还观察到在转换的过程中比特并未出现降级退化现象，不过峰对峰值（peak to peak）却发生了改变。这些端口处于关闭位置时的串扰为5-8dB，标准插入损耗为11.5dB。之所以会出现这么高的插损和串扰的主要原因是元件和自由空域耦合未对准的缘故。因此，我们可以通过使用一个阶跃光束分路器（分光比可调）以及增加微反射镜数量（目前一般为6个）的方法来大幅改进插损和串扰性能。模拟的结果显示插损最低可降到3dB，串扰也能达到13dB。