CN111897173A - 低损耗低随机相位误差的2×2光开关及n×n光开关阵列 - Google Patents

低损耗低随机相位误差的2×2光开关及n×n光开关阵列 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关及N×N光开关阵列。第一第二输入波导经第一功分器后分别与第一第二前弯曲渐变波导连接，两组干涉臂中前弯曲渐变波导经前端渐变波导、相移波导、后端渐变波导后和后弯曲渐变波导依次连接，第一第二后弯曲渐变波导经第二功分器与第一第二输出波导相连。本发明通过采用绝热耦合或弯曲定向耦合的形式获得低损耗超宽带的功分器，通过引入宽波导降低了干涉臂出现的随机相位误差，并加入弯曲渐变波导和渐变波导进一步降低了干涉臂出现的随机相位误差，最终实现了低损耗低随机相位误差的2×2光开关及N×N光开关阵列，具有结构简单、工艺简单、性能优越等优点。

Description

低损耗低随机相位误差的2×2光开关及N×N光开关阵列
技术领域
本发明属于集成光电子器件领域，具体涉及一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关及N×N光开关阵列。
背景技术
随着大数据、智慧物联网和云计算等的迅猛发展，超大容量光网络的需求日益增长，同时对下一代光网络的灵活性和智能化也提出了更高的要求。2×2光开关是光互联和光路由的核心部件，可自由选择集成光芯片的信号传输通道，对于提高光网络的灵活性、可扩展性有着重要的作用。在众多集成平台中，硅集成器件具有尺寸小、功耗低、兼容CMOS工艺等突出优点。因此硅基光开关器件受到了极大关注，其中以2×2马赫-泽德干涉仪(MZI)光开关最具代表性。
目前，基于MZI的2×2光开关单元已经实现了较高性能。但是，在数据中心、可编程逻辑光路等实际应用场景中，往往需要集成大量2×2光开关并通过开关拓扑结构实现大端口数的N×N光开关阵列。此时，作为单个2×2光开关单元器件必须具备极低***损耗等高性能。同时，由于硅光波导具有极高折射率差，其单模波导往往仅有450nm左右。然而，实际加工制造中不可避免地会引入了一定随机尺寸偏差。因此，2×2MZI光开关中两个相移器往往存在较大随机相位差，致使其工作零点的随机偏移。为了解决这一难题，往往需要引入额外的功率监测器并对每个光开关单元逐一进行非常繁琐的偏压校准等工作，这使得N×N光开关阵列的发展在功耗、结构及测试复杂度等方面面临极大挑战。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关及N×N光开关阵列。
本发明采用的技术方案是：
一、一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关：
结构包括第一输入波导、第二输入波导、第一功分器、第一前弯曲渐变波导、第二前弯曲渐变波导、第一前端渐变波导、第二前端渐变波导、第一相移波导、第二相移波导、第一后端渐变波导、第二后端渐变波导、第一后弯曲渐变波导、第二后弯曲渐变波导、第二功分器、第一输出波导和第二输出波导；第一输入波导、第二输入波导分别和第一功分器的两个输入端连接，第一功分器的两个输出端后分别与第一前弯曲渐变波导、第二前弯曲渐变波导一端连接，第一前弯曲渐变波导另一端经第一前端渐变波导和第一相移波导一端连接，第一相移波导另一端经第一后端渐变波导和第一后弯曲渐变波导一端连接；第二前弯曲渐变波导另一端经第二前端渐变波导和第二相移波导的一端连接，第二相移波导另一端经第二后端渐变波导和第二后弯曲渐变波导一端连接；第一后弯曲渐变波导和第二后弯曲渐变波导的另一端连接到第二功分器的两个输入端，第二功分器的两个输出端分别与第一输出波导、第二输出波导相连；所述的第一前弯曲渐变波导、第二前弯曲渐变波导、第一后弯曲渐变波导和第二后弯曲渐变波导均为宽度渐变的弯曲渐变结构，弯曲渐变波导在靠近功分器一端的宽度与功分器输出端波导的宽度相同，弯曲渐变波导在靠近相移波导一端的宽度大于自身在靠近功分器一端的宽度；所述的相移波导为宽波导，宽度大于功分器输出端波导的宽度。
所述的第一相移区和第二相移区均是等同于相移波导的宽波导的相移结构，采用基于热光效应或电光效应的位相调控。
所述的第一功分器和第二功分器采用但不限于绝热渐变结构或弯曲定向耦合结构。
所述的第一前弯曲渐变波导、第二前弯曲渐变波导、第一后弯曲渐变波导和第二后弯曲渐变波导采用但不限于基于欧拉曲线型或S型圆弧的弯曲渐变结构。
所述的第一前端渐变波导、第二前端渐变波导、第一后端渐变波导和第二后端渐变波导采用线性渐变结构或非线性渐变结构。
二、一种N×N光开关阵列：
所述N×N光开关阵列包括至少四个级联的如权利要求1～权利要求5任一所述的2×2光开关。
相邻前后级的所述2×2光开关通过直波导和交叉波导连接。
以两个光开关一组，将四个光开关分为两组，多个光开关组之间依次串接。
以两个光开关一组，将四个光开关分为两组，前一组光开关中两个光开关的各自其中一个输出波导分别和后一组光开关中两个光开关的各自其中一个输入波导连接，前一组光开关中两个光开关的各自另一个输出波导分别连接到交叉波导一侧的两端，后一组光开关中两个光开关的各自另一个输入波导分别连接到交叉波导另一侧的两端。
所述的直波导和交叉波导采用单模波导。
本发明的有益效果是：
本发明通过在相移区引入宽波导设计，并通过弯曲渐变波导及渐变波导与功分器输入端或输出端波导相连，显著降低了2×2光开关相移区随机相位误差，几乎消除了其工作零点偏差，避免了传统2×2光开关所需的逐一校准。不仅大大简化了N×N光开关阵列架构，显著降低了N×N光开关阵列测试的复杂度，而且也避免了2×2光开关器件工作零点校准所带来的能耗。
本发明通过采用弯曲定向耦合器或绝热渐变耦合器，实现了具有超低损耗、超大工作带宽的功分器，进而大大降低了单个2×2光开关器件的损耗，同时还具有大工作带宽。
本发明基于上述的低损耗低随机相位误差的2×2光开关，采用特定或通用拓扑结构可实现大端口数N×N光开关阵列，无需对各开关单元逐一进行复杂的工作零点校准环节，也可避免传统N×N光开关阵列通常所需的额外的功率监测器。
本发明可用标准平面集成光波导工艺制作，工艺简便、成本低、损耗小、消光比高，与CMOS工艺兼容，具有大规模生产潜力。
综合来说，本发明通过采用低随机相位误差的相移区波导及低损耗功分器，实现了具有低损耗低随机相位误差的2×2光开关及N×N光开关阵列，具有结构简单、工艺简单、性能优越等优点。
附图说明
图1是本发明的2×2光开关整体示意图。
图2是本发明可采用的功分器结构示意图，其中图2(a)是基于绝热渐变结构的功分器，图2(b)是基于弯曲波导耦合的功分器。
图3是本发明可采用的基于欧拉曲线的弯曲渐变波导示意图。
图4是本发明可采用的渐变波导示意图，其中图4(a)是线性渐变波导，图4(b)是非线性渐变波导。
图5是本发明的一种N×N光开关阵列示意图。
图6是实施例基于弯曲定向耦合器的功分器的仿真结果图。
图7是实施例基于欧拉曲线的弯曲渐变波导的仿真结果图。
图中：11为第一输入波导，12为第二输入波导，2为第一功分器，31为第一前弯曲渐变波导，32为第二前弯曲渐变波导，41为第一前端渐变波导，42为第二前端渐变波导，51为第一相移波导，52为第二相移波导，61为第一后端渐变波导，62为第二后端渐变波导，71为第一后弯曲渐变波导，72为第二后弯曲渐变波导，8为第二功分器，91为第一输出波导，92为第二输出波导。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，具体实施包括第一输入波导11、第二输入波导12、第一功分器2、第一前弯曲渐变波导31、第二前弯曲渐变波导32、第一前端渐变波导41、第二前端渐变波导42、第一相移波导51、第二相移波导52、第一后端渐变波导61、第二后端渐变波导62、第一后弯曲渐变波导71、第二后弯曲渐变波导72、第二功分器8、第一输出波导91和第二输出波导92；第一输入波导11、第二输入波导12分别和第一功分器2的两个输入端连接，第一功分器2的两个输出端后分别与第一前弯曲渐变波导31、第二前弯曲渐变波导32一端连接，第一前弯曲渐变波导31另一端经第一前端渐变波导41和第一相移波导51一端连接，第一相移波导51另一端经第一后端渐变波导61和第一后弯曲渐变波导71一端连接；第二前弯曲渐变波导32另一端经第二前端渐变波导42和第二相移波导52的一端连接，第二相移波导52另一端经第二后端渐变波导62和第二后弯曲渐变波导72一端连接；第一后弯曲渐变波导71和第二后弯曲渐变波导72的另一端连接到第二功分器8的两个输入端，第二功分器8的两个输出端分别与第一输出波导91、第二输出波导92相连；第一前弯曲渐变波导31、第二前弯曲渐变波导32、第一后弯曲渐变波导71和第二后弯曲渐变波导72均为宽度渐变的弯曲渐变结构，每个弯曲渐变波导在靠近功分器2/8一端的宽度小于自身靠近相移波导51/52一端的宽度，相移波导51/52的宽度大于弯曲渐变波导31/32/71/72在靠近功分器2/8一端的宽度的两倍以上。
主要由第一前弯曲渐变波导31、第一前端渐变波导41、第一相移波导51、第一后端渐变波导61、第一后弯曲渐变波导71构成了第一个干涉臂，主要由第二前弯曲渐变波导32、第二前端渐变波导42、第二相移波导52、第二后端渐变波导62、第二后弯曲渐变波导72构成了第二个干涉臂。
具体实施中，第一功分器2和第二功分器8可采用但不限于绝热渐变结构或弯曲定向耦合结构。
第一前弯曲渐变波导31、第二前弯曲渐变波导32、第一后弯曲渐变波导71和第二后弯曲渐变波导72采用但不限于基于欧拉曲线型的弯曲渐变结构。
第一前端渐变波导41、第二前端渐变波导42、第一后端渐变波导61和第二后端渐变波导62采用但不限于线性渐变结构或非线性渐变结构。
第一相移波导51和第二相移波导52均是宽波导的相移结构，采用但不限于基于热光效应或电光效应的位相调控。
本发明的工作过程如下：通过热光效应或电光效应，能控制两条干涉臂的相位差；当两条干涉臂的相位差为0时，即2×2光开关处于“关”状态时，从第一输入波导11进入的光将从第二输出波导92输出，从第二输入波导12进入的光将从第一输出波导91输出；而当两条干涉臂的相位差为π时，即2×2光开关处于“开”状态时，从第一输入波导11进入的光将从第一输出波导91输出，从第二输入波导12进入的光将从第二输出波导92输出，从而实现2×2光开关的功能。
如图2所示，第一功分器2和第二功分器8均采用大带宽低损耗的绝热渐变耦合器(如图2(a)所示)或弯曲定向耦合器(如图2(b)所示)。
如图3所示，弯曲渐变波导采用基于欧拉曲线的波导结构，并设置了宽度渐变，利用欧拉曲线结合曲率、宽度渐变的特性，减小波导弯曲损耗，同时增大波导宽度，进一步降低因窄波导所导致的随机相位误差。
如图4所示，渐变波导可以采用线性渐变波导(如图4(a)所示)或非线性渐变波导(如图4(b)所示)，其中非线性渐变波导可采用函数y＝x2优化长度与损耗，x表示平行于波导传输的方向，y表示垂直于波导传输的方向。
如图5所示，是基于上述的低损耗低随机相位误差2×2光开关单元构成的4×4光开关阵列(N＝4)，图中展示了采用Benes拓扑结构的4×4光开关阵列；针对不同应用场景，采用不同的拓扑结构，通过级联更多的光开光单元，即可获得更多端口数的N×N光开关阵列。
4×4光开关阵列包括六个2×2光开关，以两个2×2光开关一组，将六个2×2光开关分为两组，多个2×2光开关组之间依次串接。前一组2×2光开关中两个2×2光开关的各自其中一个输出波导分别和后一组2×2光开关中两个2×2光开关的各自其中一个输入波导连接，前一组2×2光开关中两个2×2光开关的各自另一个输出波导分别连接到交叉波导一侧的两端，后一组2×2光开关中两个2×2光开关的各自另一个输入波导分别连接到交叉波导另一侧的两端。
如图5所示，具体地，相邻四个2×2光开关之间连接方式如下：
以两个2×2光开关一组，将四个2×2光开关分为两组，前一组2×2光开关的第一个2×2光开关的第一输出波导91经直波导和后一组2×2光开关的第一个2×2光开关的第一输入波导11连接，前一组2×2光开关的第二个2×2光开关的第二输出波导92经直波导和后一组2×2光开关的第二个2×2光开关的第二输入波导12连接，前一组2×2光开关的第一个2×2光开关的第二输出波导92和前一组2×2光开关的第二个2×2光开关的第一输出波导91分别连接到交叉波导一侧的两端，后一组2×2光开关的第一个2×2光开关的第二输入波导12和后一组2×2光开关的第二个2×2光开关的第一输入波导11分别连接到交叉波导另一侧的两端。
本发明具体实施例如下：
选用基于硅绝缘体(SOI)材料的硅纳米线光波导：其芯层是硅材料，厚度为220nm、折射率为3.4744；其下/上包层材料均为SiO2，下包层SiO2厚度为2μm、上包层SiO2厚度为1μm、折射率为1.4404。
对于如图2(b)所示的弯曲波导定向耦合器，其相关参数为：内侧、外侧的两条弯曲波导的宽度均为450nm，两波导的间距为200nm，内侧波导的弯曲半径为58μm，弯曲的耦合角度为21°。
对于如图3所示的欧拉弯曲渐变波导，其相关参数为：最窄、最宽的波导宽度分别为450nm和850nm，基于欧拉曲线的弯曲波导的最大弯曲半径为25μm，最小弯曲半径为20μm。
经三维时域有限差分方法对器件的弯曲波导定向耦合器和欧拉弯曲渐变波导进行了仿真验证。图6(a)是对左侧一端输入的光在右侧交叉端和直通端输出的光谱响应，可见在1500-1600nm范围内弯曲波导定向耦合器的分光比均约为50％：50％。同时，耦合器损耗也仅0.0005左右，如图6(b)所示。因此，本发明的所采用的功分器具有低插损大带宽的特点。图7是对如图3所示的欧拉弯曲渐变波导，左侧输入的光，在右侧输出的频谱响应。可见基于欧拉曲线的弯曲渐变波导可以保证在低损耗的情况下实现宽度渐变，不激发出高阶模。
由此，本发明通过采用绝热耦合或弯曲定向耦合的形式获得低损耗超宽带的功分器，通过引入宽多模波导降低了干涉臂出现的随机相位误差，并加入弯曲渐变波导和渐变波导进一步降低了干涉臂出现的随机相位误差，最终实现了低损耗低随机相位误差的2×2光开关N×N光开关阵列2×2光开关及N×N光开关阵列，具有结构简单、工艺简单、性能优越等优点。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关，其特征在于：包括第一输入波导(11)、第二输入波导(12)、第一功分器(2)、第一前弯曲渐变波导(31)、第二前弯曲渐变波导(32)、第一前端渐变波导(41)、第二前端渐变波导(42)、第一相移波导(51)、第二相移波导(52)、第一后端渐变波导(61)、第二后端渐变波导(62)、第一后弯曲渐变波导(71)、第二后弯曲渐变波导(72)、第二功分器(8)、第一输出波导(91)和第二输出波导(92)；第一输入波导(11)、第二输入波导(12)分别和第一功分器(2)的两个输入端连接，第一功分器(2)的两个输出端后分别与第一前弯曲渐变波导(31)、第二前弯曲渐变波导(32)一端连接，第一前弯曲渐变波导(31)另一端经第一前端渐变波导(41)和第一相移波导(51)一端连接，第一相移波导(51)另一端经第一后端渐变波导(61)和第一后弯曲渐变波导(71)一端连接；第二前弯曲渐变波导(32)另一端经第二前端渐变波导(42)和第二相移波导(52)的一端连接，第二相移波导(52)另一端经第二后端渐变波导(62)和第二后弯曲渐变波导(72)一端连接；第一后弯曲渐变波导(71)和第二后弯曲渐变波导(72)的另一端连接到第二功分器(8)的两个输入端，第二功分器(8)的两个输出端分别与第一输出波导(91)、第二输出波导(92)相连；所述的第一前弯曲渐变波导(31)、第二前弯曲渐变波导(32)、第一后弯曲渐变波导(71)和第二后弯曲渐变波导(72)均为宽度渐变的弯曲渐变结构，弯曲渐变波导在靠近功分器(2、8)一端的宽度与功分器(2、8)输出端波导的宽度相同，弯曲渐变波导在靠近相移波导(51、52)一端的宽度大于自身在靠近功分器(2、8)一端的宽度；所述的相移波导(51、52)为宽波导，宽度大于功分器(2、8)输出端波导的宽度。
2.根据权利要求1所述的一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关，其特征在于：所述的第一相移区(51)和第二相移区(52)均是宽波导的相移结构，采用基于热光效应或电光效应的位相调控。
3.根据权利要求1所述的一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关，其特征在于：所述的第一功分器(2)和第二功分器(8)采用但不限于绝热渐变结构或弯曲定向耦合结构。
4.根据权利要求1所述的一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关，其特征在于：所述的第一前弯曲渐变波导(31)、第二前弯曲渐变波导(32)、第一后弯曲渐变波导(71)和第二后弯曲渐变波导(72)采用但不限于基于欧拉曲线型或S型圆弧的弯曲渐变结构。
5.根据权利要求1所述的一种低损耗低随机相位误差的2×2光开关，其特征在于：所述的第一前端渐变波导(41)、第二前端渐变波导(42)、第一后端渐变波导(61)和第二后端渐变波导(62)采用线性渐变结构或非线性渐变结构。
6.一种N×N光开关阵列，其特征在于：
所述N×N光开关阵列包括至少四个级联的如权利要求1～权利要求5任一所述的2×2光开关。
7.根据权利要求6所述的一种N×N光开关阵列，其特征在于：
相邻前后级的所述2×2光开关通过直波导和交叉波导连接。
8.根据权利要求6所述的一种N×N光开关阵列，其特征在于：
以两个光开关一组，将四个光开关分为两组，多个光开关组之间依次串接。
9.根据权利要求6所述的一种光开关阵列，其特征在于：以两个光开关一组，将四个光开关分为两组，前一组光开关中两个光开关的各自其中一个输出波导分别和后一组光开关中两个光开关的各自其中一个输入波导连接，前一组光开关中两个光开关的各自另一个输出波导分别连接到交叉波导一侧的两端，后一组光开关中两个光开关的各自另一个输入波导分别连接到交叉波导另一侧的两端。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113625392A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 吉林大学 一种基于有机无机混合集成的4×4光开关阵列
CN114594554A (zh) * 2020-12-04 2022-06-07 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN115016060A (zh) * 2022-05-19 2022-09-06 浙江大学 一种超低串扰的级联光栅型多通道片上滤波器
IT202100025160A1 (it) * 2021-09-30 2023-03-30 Photonpath S R L Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione
IT202100025166A1 (it) * 2021-09-30 2023-03-30 Photonpath S R L Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1651950A (zh) * 2004-01-26 2005-08-10 林克斯光化网络公司 平面光波电路中的高容限宽带光开关
CN102608776A (zh) * 2011-01-21 2012-07-25 吉林大学 一种新型宽光谱mzi电光开关
CN110286540A (zh) * 2019-06-25 2019-09-27 北京工业大学 一种基于马赫增德尔干涉结构的1×4铌酸锂波导光开关
CN111736403A (zh) * 2020-05-22 2020-10-02 浙江大学 一种具有低随机相位误差的马赫-泽德干涉仪

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1651950A (zh) * 2004-01-26 2005-08-10 林克斯光化网络公司 平面光波电路中的高容限宽带光开关
CN102608776A (zh) * 2011-01-21 2012-07-25 吉林大学 一种新型宽光谱mzi电光开关
CN110286540A (zh) * 2019-06-25 2019-09-27 北京工业大学 一种基于马赫增德尔干涉结构的1×4铌酸锂波导光开关
CN111736403A (zh) * 2020-05-22 2020-10-02 浙江大学 一种具有低随机相位误差的马赫-泽德干涉仪

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114594554A (zh) * 2020-12-04 2022-06-07 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
WO2022116619A1 (zh) * 2020-12-04 2022-06-09 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块
CN113625392A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 吉林大学 一种基于有机无机混合集成的4×4光开关阵列
CN113625392B (zh) * 2021-08-09 2022-08-12 吉林大学 一种基于有机无机混合集成的4×4光开关阵列
IT202100025160A1 (it) * 2021-09-30 2023-03-30 Photonpath S R L Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione
IT202100025166A1 (it) * 2021-09-30 2023-03-30 Photonpath S R L Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione
WO2023053153A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 Photonpath S.R.L Optical coupling device and respective method for tuning
CN115016060A (zh) * 2022-05-19 2022-09-06 浙江大学 一种超低串扰的级联光栅型多通道片上滤波器
CN115016060B (zh) * 2022-05-19 2023-06-30 浙江大学 一种超低串扰的级联光栅型多通道片上滤波器

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