基于三维Omega光互连网络的2-DPS变换的设计研究

【作者】 周育城； 徐平； 黄海漩； 李孟珏； 洪春权；

【机构】 深圳大学电子科学与技术学院；

【摘要】 三维Omega光互连网络是一种由二维(2-D)PS变换和光开关单元经过多级级连构成的自由空间网络,可实现任意输入序列的无阻塞全排列,具有处理容量大、速度快、结构紧凑、级连级数少、成本低廉等优点,在光通信和并行计算机领域具有重大的潜在应用。其中,2-D PS变换作为整个网络的关键器件,决定着整个网络的性能。然而,目前利用光学方法实现2-D PS变换存在装置复杂、光能利用率低、难以级连和实用化等问题,成为构建三维Omega光互连网络的主要障碍。本文利用微光学设计原理,结合2-D PS变换规则和二元光学元件的设计特点,提出仅用一块二维微闪耀光栅列阵元件实现2-DPS变换。本文以16信道为例,通过设计各个信道不同的刻蚀方向和空间周期,可以精确控制光束按照所需的方向输出,实现2-D PS变换。模拟研究表明,本文设计的微光学列阵元件可以简单、高效地实现2-D PS变换,在8台阶量化的情况下,衍射效率达到90%以上,各个信道之间的串扰较小。此设计元件结构简单,制作加工难度较小,且易于级连,便于微型集成化,可能推动光互连的进一步发展,成为三维全光互连网络的基本器件。更多还原