一种光开关制造技术

本发明专利技术公开了一种光开关，包括：第一光波导，第二光波导和第一加热器，以所述第一光波导和所述第二光波导的间距最小处为交界处，所述第一光波导包括第一子光波导和第三子光波导，所述第二光波导包括第二子光波导和第四子光波导；所述第一加热器，与所述第三子光波导相邻；在所述第一加热器和所述第三子光波导之间，具有第一介质材料，在所述第三子光波导和所述第四子光波导之间，具有第二介质材料，所述第一介质材料的热导率高于所述第二介质材料。本发明专利技术的光开关具有加热效率高，加热器少，控制简单等优势。

An optical switch

The invention discloses an optical switch includes a first optical waveguide, second optical waveguide and the first heater to the first waveguide and the second waveguide at the smallest space is at the junction of the first optical waveguide includes a first optical waveguide and the third waveguide, the optical waveguide includes second the second optical waveguide and fourth optical waveguide; the first heater, and the third adjacent sub optical waveguide; between the first heater and the third sub optical waveguide has a first dielectric material, between the third and the fourth sub optical waveguide optical waveguide, with second dielectric materials. The thermal conductivity of the first dielectric material was higher than that of the second dielectric material. The optical switch of the invention has the advantages of high heating efficiency, less heater and simple control.

【技术实现步骤摘要】
一种光开关
本专利技术涉及全光交换领域，尤其涉及一种高加热效率，低插损的光开关。
技术介绍
随着大数据和云计算的发展，在数据中心中光交换的容量日益增长，对光开关阵列的规模和速度的需求也随之增长。硅基光开关，由于其工艺与成熟的互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)工艺兼容，具有成本低、集成度高等优点，易于实现大规模光开关阵列。同时，利用硅材料的热光效应可以使光开关切换速度达到微秒量级。例如，论文“Ultra-compact32×32strictly-non-blockingSi-wireopticalswitchwithfan-outLGAinterposer”OpticsExpress,vol.23,no.13,pp.240124,Jun,2015,报道了32×32硅基干涉型热光开关，其开关切换时间30微秒。但随着驱动功率的增加，此种基于马赫增德尔干涉仪(Mach-Zehnderinterferometers，MZI)结构的干涉型光开关单元的信号光会周期性地在两个端口交替输出，并且由于工艺误差的原因，干涉型光开关单元的初始状态是随机的，因此需要逐个确定光开关单元开关态的工作点，一般通过集成光探测器来确定工作点，使控制难度大幅度上升，限制了其应用。数字型光开关的开关态为稳定状态，即随着驱动功率的增加，信号光只从一个端口输出，而不像干涉型器件那样周期性地在两个端口交替输出，工艺容差大，控制难度低。但由于硅材料的热光效应较弱，传统的加热方法不能获得大的温度差，引起的有效折射率变化仅在0.001量级，导致实现硅基光开关需要的器件长度很长(一般为厘米量级)、损耗很大，不利于硅基大规模光开关阵列的集成。因此，实现一种加热效率高、结构紧凑、低插入损耗的硅基光开关是未来全光交换技术的重要部分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种加热效率高、紧凑、低插入损耗的光开关，解决现有的硅基光开关加热效率低，器件长度长，损耗大的问题。第一方面，提供了一种光开关，包括：第一光波导，第二光波导和第一加热器，以所述第一光波导和所述第二光波导间距最小处为交界处，所述第一光波导包括第一子光波导和第三子光波导，所述第二光波导包括第二子光波导和第四子光波导；所述第一加热器，与所述第三子光波导相邻；在所述第一加热器和所述第三子光波导之间，具有第一介质材料，在所述第三子光波导和所述第四子光波导之间，具有第二介质材料，其中，所述第一介质材料的热导率高于所述第二介质材料。本专利技术实施例通过采用第一介质材料进行传热，采用第二介质材料进行隔热，第一介质材料的热导率高于第二介质材料，可以提高加热效率，增大所述第三子光波导和所述第四子光波导之间的温差，缩小器件的尺寸，有利于大规模光开关阵列的集成。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，如果所述第一加热器工作，所述第三子光波导在远离所述交界处的温度高于在接近所述交界处的温度，本专利技术实施例可以实现绝热模式演化，提高光学耦合效率，降低损耗和串扰。结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一加热器包括：第一加热电阻，第二加热电阻，第一电极，第二电极和第三电极，所述第一加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第一加热电阻位于所述第一电极和所述第二电极之间；所述第二加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第二加热电阻位于所述第二电极和所述第三电极之间；所述第二电极与所述交界处的距离大于所述第一电极与所述交界处的距离，所述第三电极与所述交界处的距离大于所述第二电极与所述交界处的距离，所述第一电极与所述第三电极的极性相同，所述第一电极与所述第二电极的极性相反，其中，所述第一电极和所述第二电极的间距大于所述第二电极和所述第三电极的间距。本专利技术实施例可以让所述第三子光波导与所述第四子光波导的温度差从所述交界处开始逐渐升高，实现绝热模式演化，提高光学耦合效率，降低损耗和串扰。结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一加热器包括：第一加热电阻，第二加热电阻，第一电极，第二电极和第三电极，所述第一加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第一加热电阻位于所述第一电极和所述第二电极之间；所述第二加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第二加热电阻位于所述第二电极和所述第三电极之间；所述第二电极与所述交界处的距离大于所述第一电极与所述交界处的距离，所述第三电极与所述交界处的距离大于所述第二电极与所述交界处的距离，所述第一电极与所述第三电极的极性相同，与所述第二电极的极性相反，其中，所述第一加热电阻和所述第二加热电阻在远离所述交界处的截面大于在接近所述交界处的截面，所述截面垂直于电流的传输方向。结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述光开关还包括：第二加热器，与所述第三子光波导相邻，在所述第二加热器和所述第三子光波导之间，具有所述第一介质材料，所述第二加热器与所述交界处的距离大于所述第一加热器与所述交界处的距离，所述第二加热器的加热功率高于所述第一加热器。结合第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第一加热器和所述第三子光波导在远离所述交界处的间距小于在接近所述交界处的间距。结合第一方面或第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，与所述第三子光波导相邻具体包括：在所述第三子光波导的外侧或上方，其中，所述第三子光波导的外侧为不与所述第四子光波导相邻的那一侧。在本专利技术实施例中，所述第一加热器和所述第二加热器可以位于所述第三子光波导的外侧，让所述第一加热器和所述第二加热器离所述第四子光波导更远，让所述第三子光波导与所述第四子光波导的温度差更大。结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，在所述第一加热器工作时，所述第三子光波导的有效折射率高于所述第四子光波导，在所述第一加热器不工作时，所述第三子光波导的有效折射率低于所述第四子光波导。结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述第一光波导和所述第二光波导的高度相同，所述第一子光波导的宽度大于所述第二子光波导的宽度，所述第一子光波导和所述第二子光波导在远离所述交界处的宽度差大于在接近所述交界处的宽度差；所述第三子光波导的宽度小于所述第四子光波导的宽度，所述第三子光波导和所述第四子光波导在远离所述交界处的宽度差大于在接近所述交界处的宽度差。本专利技术实施例只需要一个加热器，控制简单，功耗低。结合第一方面，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述第一光波导和所述第二光波导的高度相同，所述第一子光波导的宽度小于所述第二子光波导的宽度，所述第一子光波导和所述第二子光波导在远离所述交界处的宽度差大于在接近所述交界处的宽度差；所述第三子光波导的宽度小于所述第四子光波导的宽度，所述第三子光波导和所述第四子光波导在远离所述交界处的宽度差大于在接近所述交界处的宽度差。结合第一方面，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述第一光波导和所述第二光波导的高度相同，所述第一子光波导的宽度大于所述第二子光波导的宽度，所述第一子光波导和所述第二子光波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光开关，包括：第一光波导，第二光波导和第一加热器，以所述第一光波导和所述第二光波导间距最小处为交界处，所述第一光波导包括第一子光波导和第三子光波导，所述第二光波导包括第二子光波导和第四子光波导；所述第一加热器，与所述第三子光波导相邻；在所述第一加热器和所述第三子光波导之间，具有第一介质材料，在所述第三子光波导和所述第四子光波导之间，具有第二介质材料，其中，所述第一介质材料的热导率高于所述第二介质材料。

【技术特征摘要】
2016.05.04 CN 20161028876061.一种光开关，包括：第一光波导，第二光波导和第一加热器，以所述第一光波导和所述第二光波导间距最小处为交界处，所述第一光波导包括第一子光波导和第三子光波导，所述第二光波导包括第二子光波导和第四子光波导；所述第一加热器，与所述第三子光波导相邻；在所述第一加热器和所述第三子光波导之间，具有第一介质材料，在所述第三子光波导和所述第四子光波导之间，具有第二介质材料，其中，所述第一介质材料的热导率高于所述第二介质材料。2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，在所述第一加热器工作时，所述第三子光波导在远离所述交界处的温度高于在接近所述交界处的温度。3.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于，所述第一加热器包括：第一加热电阻，第二加热电阻，第一电极，第二电极和第三电极，所述第一加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第一加热电阻位于所述第一电极和所述第二电极之间；所述第二加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第二加热电阻位于所述第二电极和所述第三电极之间；所述第二电极与所述交界处的距离大于所述第一电极与所述交界处的距离，所述第三电极与所述交界处的距离大于所述第二电极与所述交界处的距离，所述第一电极与所述第三电极的极性相同，所述第一电极与所述第二电极的极性相反，其中，所述第一电极和所述第二电极的间距大于所述第二电极和所述第三电极的间距。4.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于，所述第一加热器包括：第一加热电阻，第二加热电阻，第一电极，第二电极和第三电极，所述第一加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第一加热电阻位于所述第一电极和所述第二电极之间；所述第二加热电阻与所述第一介质材料相连，所述第二加热电阻位于所述第二电极和所述第三电极之间；所述第二电极与所述交界处的距离大于所述第一电极与所述交界处的距离，所述第三电极与所述交界处的距离大于所述第二电极与所述交界处的距离，所述第一电极与所述第三电极的极性相同，与所述第二电极的极性相反，其中，所述第一加热电阻和所述第二加热电阻在远离所述交界处的截面大于在接近所述交界处的截面，所述截面垂直于电流的传输方向。5.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于，所述光开关还包括：第二加热器，与所述第三子光波导相邻，在所述第二加热器和所述第三子光波导之间，具有所述第一介质材料，所述第二加热器与所述交界处的距离大于所述第一加热器与所述交界处的距离，所述第二加热器的加热功率高于所述第一加热器。6.根据权利要求2至4任一项所述的光开关，其特征在于，所述第一加热器和所述第三子光波导在远离所述交界处的间距小于在接近所述交界处的间距。7.根据权利要求1或5所述的光开关，其特征在于，与所述第三子光波导相邻具体包括：在所述第三子光波导的外侧或上方，其中，所述第三子光波导的外侧为不与所述第四子光波导相邻的那一侧。8.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，在所述第一加热器工作时，所述第三子光波导的有效折射率高于所述第四子光波导，在所述第一加热器不工作时，所述第三子光波导的有效折射率低于所述第四子光波...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢界江，李明，涂鑫，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44