具有低偏振敏感度的基于硅光子的光学开关制造技术

公开了一种能够重路由光信号的偏振非相依光学切换系统。所述系统包含多个切换单元，所述切换单元各自包含形成于衬底上方的不同平面上的一对总线波导。每个总线波导支持TE和TM偏振模式两者的低损耗传播，并在开关处于未切换状态下时光学解耦。在其已切换状态下，将也支持两个偏振模式的低损耗传播的并联波导移动成与两个总线波导邻近，以形成使得所述光信号能够在每个总线波导与所述并联波导之间渐逝耦合的一对绝热定向耦合器。因此，穿过所述切换单元的光信号的路径得以重配置。

Optical switch based on silicon photon with low polarization sensitivity

A polarization-independent optical switching system capable of rerouting optical signals is disclosed. The system comprises a plurality of switching units, each comprising a pair of bus waveguides formed on different planes above the substrate. Each bus waveguide supports low loss propagation of TE and TM polarization modes, and is optically decoupled when the switch is not switched. In the switched state, the low loss parallel waveguide which also supports two polarization modes is moved to be adjacent to the two bus waveguides to form a pair of adiabatic directional couplers that enable the optical signal to fade coupling between each bus waveguide and the parallel waveguide. Therefore, the path of the optical signal passing through the switching unit can be reconfigured.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低偏振敏感度的基于硅光子的光学开关关于联邦政府资助研究的陈述本专利技术依据由高级研究计划局(DARPA)授予的合同号HR0011-11-2-0021和HR0011-17-1-0001和由美国国家科学基金会(NSF)授予的批准号EEC0812072在政府支持下完成的。政府拥有本专利技术的某些权利。相关申请的交叉引用此案要求2016年9月9日提交的第62/385,343号美国临时专利申请(代理人案号：332-004PR1)的优先权，所述美国临时专利申请以引用的方式并入本文中。如果在本申请与已以引用方式并入的案中的一或多个之间存在会影响对此案中的权利要求书的解译任何语言矛盾或不一致，那么此案中的权利要求书应被解译为与此案中的语言一致。
本专利技术大体上涉及光通信网络，且更确切地说，涉及光学开关。
技术介绍
云端计算和大数据应用的爆炸式增长已推动了数据中心的扩张。缩放数据中心网络以支持具有当前电子开关的此类扩张是具有挑战性的，这是因为链路速率提高到100Gb/s和更高。例如博通的Tomahawk等目前先进技术电子开关具有3.2Tb/s的吞吐量。在高数据速率下，基数(输入端口计数)变得有限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安置于界定第一平面(P1)的衬底上的光学切换系统(100)，所述光学切换系统包括包含以下各项的第一切换单元(102‑1‑1)：第一总线波导(202‑1)，其具有第一输入(IP1‑1‑1)和第一输出(OP1‑1‑1)，其中所述第一总线波导经设定尺寸且经布置以支持包括横电TE和横磁TM偏振模式两者的第一光信号(116)的传播，且其中所述第一总线波导驻留于与所述第一平面平行的第二平面(P2)中；第二总线波导(202‑2)，其具有第二输出(OP2‑1‑1)，其中所述第二总线波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播，且其中所述第二总线波导驻留于与所述第一平面平行的第三平面(P3)中，所述...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.09 US 62/385,3431.一种安置于界定第一平面(P1)的衬底上的光学切换系统(100)，所述光学切换系统包括包含以下各项的第一切换单元(102-1-1)：第一总线波导(202-1)，其具有第一输入(IP1-1-1)和第一输出(OP1-1-1)，其中所述第一总线波导经设定尺寸且经布置以支持包括横电TE和横磁TM偏振模式两者的第一光信号(116)的传播，且其中所述第一总线波导驻留于与所述第一平面平行的第二平面(P2)中；第二总线波导(202-2)，其具有第二输出(OP2-1-1)，其中所述第二总线波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播，且其中所述第二总线波导驻留于与所述第一平面平行的第三平面(P3)中，所述第二平面与所述第三平面按第一间距(d1)间隔；以及第一并联波导(204-1)，其能够相对于所述衬底移动，其中所述第一并联波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播；其中，当所述第一并联波导处于第一位置中时；(1)所述第一并联波导与所述第一总线波导和所述第二总线波导中的每一个光学解耦，且(2)所述第一输入与所述第一输出光学耦合且大体上与所述第二输出光学解耦；且其中，当所述第一并联波导处于第二位置中时；(1)所述第一并联波导与所述第一总线波导和所述第二总线波导光学耦合，且(2)所述第一输入大体上与所述第一输出光学解耦且通过所述第一并联波导与所述第二输出光学耦合。2.根据权利要求1所述的系统，其中当所述第一并联波导处于所述第二位置中时；(1)所述第一并联波导的第一端和所述第一总线波导一起界定第一绝热耦合器(212-1)，且(2)所述第一并联波导的第二端和所述第二总线波导一起界定第二绝热耦合器(212-2)。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一绝热耦合器和所述第二绝热耦合器中的每一个由所述第一光信号的所述TE偏振模式和所述TM偏振模式中的每一个的1dB或更小的插入损耗表征。4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括能够相对于所述衬底移动的第二并联波导(204-2)，所述第二并联波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播；其中所述第二总线波导进一步包含第二输入(IP2-1-1)；且其中，当所述第二并联波导处于第三位置中时；(1)所述第二并联波导与所述第一总线波导和所述第二总线波导中的每一个光学解耦，且(2)所述第二输入与所述第二输出光学耦合且大体上与所述第一输出光学解耦；且其中，当所述第二并联波导处于第四位置中时；(1)所述第二并联波导与所述第一总线波导和所述第二总线波导光学耦合，且(2)所述第二输入大体上与所述第二输出光学解耦且通过所述第二并联波导与所述第一输出光学耦合。5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括能够操作来在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述第一并联波导的第一致动器(206)。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述致动器是两级致动器，所述两级致动器具有能够操作来使所述第一并联波导的第一端(208-1)移动第一距离的第一级(Stage1)，以及能够操作来使所述第一并联波导的第二端(208-2)移动不同于所述第一距离的第二距离的第二级(Stage2)。7.根据权利要求5所述的系统，其中所述致动器是静电致动器。8.根据权利要求5所述的系统，其中所述致动器选自由热致动器、磁致动器和电磁致动器组成的群组。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一总线波导和所述第二总线波导中的每一个经设定尺寸且经布置成使得所述第一光信号的所述TE偏振模式和所述TM偏振模式中的每一个由在10％内相等的群速度表征。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一总线波导和所述第二总线波导中的每一个经设定尺寸且经布置成使得所述TE偏振模式和所述TM偏振模式中的每一个由相同群速度表征。11.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括边缘耦合器(106)，所述边缘耦合器能够操作来在外部元件(708)与所述第一总线波导和所述第二总线波导中的一个之间光学耦合所述第一光信号的所述TE偏振模式和所述TM偏振模式中的每一个。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述边缘耦合器包含光斑大小转换器(702)。13.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括第二切换单元(102-1-2)，其中所述第二切换单元包括：第三总线波导(202-1)，其具有第二输入(IP1-1-2)和第三输出(OP1-1-2)，其中所述第三总线波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播，且其中所述第三总线波导驻留于所述第二平面中；第四总线波导(202-2)，其具有第四输出(OP2-1-2)，其中所述第四总线波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播，且其中所述第二总线波导驻留于所述第三平面中；且第二并联波导(204-1)，其能够相对于所述衬底移动，其中所述第二并联波导经设定尺寸且经布置以支持所述第一光信号的传播；其中，当所述第二并联波导处于第一位置中时；(1)所述第二并联波导与所述第三总线波导和所述第四总线波导中的每一个光学解耦，且(2)所述第二输入与所述第三输出光学耦合且大体上与所述第四输出光学解耦；其中，当所述第二并联波导处于第二位置中时；(1)所述第二并联波导与所述第三总线波导和所述第四总线波导光学耦合，且(2)所述第二输入大体上与所述第三输出光学解耦且通过所述第二并联波导与所述第四输出光学耦合。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一切换单元(102-1-1)和所述第二切换单元(102-1-2)被布置成使得所述第一输出(OP1-1-1)与所述第二输入(IP1-1-2)光学耦合，使得：当所述第一并联波导处于所述第一位置中且所述第二并联波导处于所述第一位置中时，所述第一输入(IP1-1-1)与所述第三输出(OP1-1-2)光学耦合；当所述第一并联波导处于所述第一位置中且所述第二并联波导处于所述第二位置中时，所述第一输入与所述第四输出(OP2-1-2)光学耦合；且当所述第一并联波导处于所述第二位置中时，所述第一输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐太竣，韩尚延，M·C·A·吴，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US