用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构制造技术

本公开提供一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：N个信号输入单元，N≥2；N个信号输出单元；以及光开关组，一侧与所述信号输入单元耦接，另一侧与所述信号输出单元耦接，用于将经过信号输入单元处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元再转换为多模信号，包括：M个N×N光开关，M≥2；N个M×M光开关；以及N×M个光开关单元单模波导，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。

Multimode optical switch architecture for link mode switching and link switching

The present disclosure provides a multi-mode optical switch architecture for Intralink mode switching and link switching, including: N signal input units, N (> 2); N signal output units; and an optical switch group, one side of which is coupled with the signal input unit and the other side with the signal output unit, for coupling the signal input unit passing through the signal input unit. The processed multiple parallel input single-mode signals are exchanged, and the input and output units of the switched single-mode signals are converted to multi-mode signals, including M N X N optical switches, M (> 2); N M X M optical switches; and N X M optical switching unit single-mode waveguides, in order to alleviate the optical network communication in the existing technology. Bandwidth is limited by the single channel of optical switch channel and the bandwidth is limited.

【技术实现步骤摘要】
用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构
本公开涉及光互联与集成光学
，尤其涉及一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构。
技术介绍
随着高速调制器件和多核处理器并行通信的发展，通信容量的需求不断提升，光通信技术在高速、大容量通信环境(例如数据中心、超级计算机等)中的大量应用，使通信系统对于光链路的传输容量要求越来越高。为了满足用户对于网络带宽日益增长的需求，各大互联网、通讯等行业的公司正在不断建造超大规模数据中心，多模复用技术允许利用统一物理载体中并行传输多个正交的信息通道，因而在进一步的增大通信容量的应用中有很好的应用前景，然而传统的片上光网络通常只支持单通信信道或者波分复用的信道，通信容量相对受到限制。光开关等信号处理单元是光网络的重要组成单元，通过不同器件的级联和不同拓扑结构的组合来实现不同节点之间链路路径的切换功能，因此要提高光网络的通信带宽，很重要的一点在于提高光开关的通信带宽。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。(二)技术方案本公开提供一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：N个信号输入单元，N≥2；N个信号输出单元；以及光开关组，一侧与所述信号输入单元耦接，另一侧与所述信号输出单元耦接，用于将经过信号输入单元处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元再转换为多模信号，包括：M个N×N光开关，M≥2；N个M×M光开关；以及N×M个光开关单元单模波导。在本公开实施例中，所述信号输入单元包括：多模输入波导，用于传输多模信号；模式解复用器，用于将多模输入波导输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及M个输入单元单模波导，用于传输模式解复用器所解复用后的单模信号。在本公开实施例中，所述信号输出单元包括：N个输出单元单模波导，用于传输经光开关组交换处理后的单模信号；模式复用器，用于将输出单元单模波导输入的多个单模信号复用为多模信号；以及多模输出波导，用于输出经过模式复用器复用后的多模信号。在本公开实施例中，所述N个M×M光开关的输出端和M个N×N光开关的输入端通过光开关单元单模波导相连接，所述连接的方式为：第一M×M光开关的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关的第一输入端、第二M×M光开关的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关的第二输入端、……，以及第N个M×M光开关的M个输出端通过光开关单元单模波导依次分别连接到M个N×N光开关的第N输入端。在本公开实施例中，所述M×M光开关为完全无阻光开关，M个N×N光开关工作时处于相同的路由状态，路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。在本公开实施例中，所支持的单组多模信号最大模式数为M，即与输入单元单模波导或输出单元单模波导的数目相同。在本公开实施例中，所支持的单组多模信号的模式数为P，2≤P≤M。在本公开实施例中，所述单模信号为波导中的基模模式信号。在本公开实施例中，所述光开关组中的M×M光开关和N×N光开关由马赫-曾德干涉器或微环谐振器等器件按照或tri-anglenetwork的拓扑方式级联构成。在本公开实施例中，所述信号输入单元，光开关组，信号输出单元以及之间连接的单模波导均在绝缘体上的硅上制作，用于实现单片集成。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)支持多路的多模信号输入且为链路内模式交换和链路交换做了优化。(2)支持链路内模式交换和链路交换的N×N多模光开关架构构建的多模复用的链路交换网络，可有效的提高通信带宽。附图说明图1为本公开实施例用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构的示意图。图2为本公开实施例对于2个信号输入输出单元，对2组包含模式数量为4的多模信号的交换处理示意图。图3为用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构一种状态的示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】10-信号输入单元；11-多模输入波导；12-模式解复用器；13-输入单元单模波导；20-光开关组；21-M×M光开关；22-N×N光开关；23-光开关单元单模波导；30-信号输出单元；31-模式复用器；32-多模输出波导；33-输出单元单模波导。具体实施方式本公开提供了一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，通过将模式复用器，模式解复用器和不同规模和用途的支持单模信号输入输出的光开关结合起来，利用模式解复用器将输入的多模信号解复用为多个单模信号，所述单模信号经N个M×M光开关和M个N×N光开关进行交换后，再由模式复用器复用为多模信号，可以实现一种模式数量可扩展的N×N多模光开关架构，支持多路多模输入且可完成链路内模式交换和链路交换，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开实施例中，提供一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，图1为本公开实施例一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构示意图，图3为用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构一种状态的示意图，结合图1和图3所示，所述用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构包括：N个信号输入单元10，N≥2；N个信号输出单元30；以及光开关组20，包括：N个M×M光开关21，即第一M×M光开关21、第二M×M光开关21、……，以及第N个M×M光开关21。M个N×N光开关22，M≥2，即第一N×N光开关22、第二N×N光开关22、……，以及第M个N×N光开关22。以及N×M个光开关单元单模波导23；每一M×M光开关21包括M个输入端，即第一输入端、第二输入端、……，第M输入端；以及M个输出端，即第一输出端、第二输出端，以及第M输出端。每一N×N光开关22包括N个输入端，即第一输入端、第二输入端、……以及第N输入端；以及N个输出端，即第一输出端、第二输出端，……，以及第N输出端。所述N个M×M光开关21的输出端和M个N×N光开关22的输入端通过光开关单元单模波导23相连接，所述连接的方式为：第一M×M光开关21的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关22的第一输入端、第二M×M光开关21的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关22的第二输入端、……，以及第N个M×M光开关21的M个输出端通过光开关单元单模波导23依次分别连接到M个N×N光开关22的第N输入端。所述N个信号输入单元10，设置于光开关组20的一侧，与光开关组20的M×M光开关21耦接，用于向所述光开关组20的M×M光开关21输入解复用后的多个单模信号；每个所述信号输入单元10包括：多模输入波导11，用于传输多模信号；模式解复用器12，包括M个输出端，即第一输出端、第二输出端，……，以及第N输入端，一侧与多模输入波导耦接，用于将多模输入波导11输入的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：N个信号输入单元(10)，N≥2；N个信号输出单元(30)；以及光开关组(20)，一侧与所述信号输入单元(10)耦接，另一侧与所述信号输出单元(30)耦接，用于将经过信号输入单元(10)处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元(30)再转换为多模信号，包括：M个N×N光开关(22)，M≥2；N个M×M光开关(21)；以及N×M个光开关单元单模波导(23)。

【技术特征摘要】
1.一种用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，包括：N个信号输入单元(10)，N≥2；N个信号输出单元(30)；以及光开关组(20)，一侧与所述信号输入单元(10)耦接，另一侧与所述信号输出单元(30)耦接，用于将经过信号输入单元(10)处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入信号输出单元(30)再转换为多模信号，包括：M个N×N光开关(22)，M≥2；N个M×M光开关(21)；以及N×M个光开关单元单模波导(23)。2.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述信号输入单元(10)包括：多模输入波导(11)，用于传输多模信号；模式解复用器(12)，用于将多模输入波导(11)输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及M个输入单元单模波导(13)，用于传输模式解复用器(12)所解复用后的单模信号。3.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述信号输出单元(30)包括：N个输出单元单模波导(33)，用于传输经光开关组(20)交换处理后的单模信号；模式复用器(31)，用于将输出单元单模波导(33)输入的多个单模信号复用为多模信号；以及多模输出波导(32)，用于输出经过模式复用器(31)复用后的多模信号。4.根据权利要求1所述的用于链路内模式交换和链路交换的多模光开关架构，其中，所述N个M×M光开关(21)的输出端和M个N×N光开关(22)的输入端通过光开关单元单模波导(23)相连接，所述连接的方式为：第一M×M光开关(21)的M个输出端通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，周挺，贾浩，张磊，丁建峰，付鑫，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11