一种多模式光交换模块制造技术

本发明专利技术属于硅基光电子技术领域，具体涉及一种多模式光交换模块,包括若干不同波长的光交换单元，光交换单元之间通过波长路由的方式连接，光交换单元包括输入光波导模块、输出光波导模块、模式解复用模块、模式复用模块和模式交换模块；输入光波导模块用于将光信号发送至模式解复用模块，得到若干不同模式的光信号；模式解复用模块用于将所述若干不同模式的光信号分别发送至模式交换模块，得到交换光信号；模式交换模块用于将所述交换光信号发送至模式复用模块，得到复用光信号；输出光波导模块输出所述复用光信号。本发明专利技术实现交换单元中的无阻塞交换，并极大地增加了光信号的数据传输速率。

A Multimode Optical Switching Module

The invention belongs to the technical field of silicon-based optoelectronics, and specifically relates to a multi-mode optical switching module, which includes several optical switching units of different wavelengths. The optical switching units are connected by wavelength routing. The optical switching unit includes input optical waveguide module, output optical waveguide module, mode demultiplexing module, mode multiplexing module and mode switching module; and the input optical waveguide module is used for the optical waveguide module. The optical signal is sent to the mode demultiplexer module to obtain several different modes of optical signals; the mode demultiplexer module is used to send the optical signals of the different modes to the mode switching module to get the switched optical signal; the mode switching module is used to send the switched optical signal to the mode multiplexing module to get the multiplexed optical signal; the output optical waveguide module outputs the multiplexed optical signal. Multiplexing optical signals. The invention realizes non-blocking switching in the switching unit and greatly increases the data transmission rate of the optical signal.

【技术实现步骤摘要】
一种多模式光交换模块
本专利技术属于硅基光电子
，具体涉及一种多模式光交换模块。
技术介绍
随着高性能计算系统的计算能力的提高，单个芯片所集成的处理器核数目不断增加，所需求的片上交换能力不断提升。首先，单个交换单元上的交换能力受限；其次，在现有的电交换单元上提升带宽，通过增加交换芯片的方式会在面积和功耗方面受到限制。片上光互连有望解决现有的限制，目前基于微环谐振器的2x2基本光交换模块由于面积方面的优势，已经提出很多的设计。然而，基于微环谐振器的基本光交换模块，多采用波分复用的技术来提升带宽。当单个波导中可以传输的波长数目受到限制，基本光交换模块的带宽提升会面临瓶颈。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种多模式光交换模块。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种多模式交换模块，包括若干不同波长的光交换单元，两个所述光交换单元之间通过波长路由的方式连接，所述光交换单元包括输入光波导模块、输出光波导模块、模式解复用模块、模式复用模块和模式交换模块；所述输入光波导模块用于将光信号发送至模式解复用模块，得到若干不同模式的光信号；模式解复用模块用于将所述若干不同模式的光信号分别发送至模式交换模块，得到交换光信号；模式交换模块用于将所述交换光信号发送至模式复用模块，得到复用光信号；输出光波导模块输出所述复用光信号。在本专利技术的一个实施例中，所述输入光波导模块包括第一输入光波导和第二输入光波导，所述第一输入光波导和第二输入光波导分别将光信号发送至模式解复用模块。在本专利技术的一个实施例中，所述输入光波导和所述输出光波导采用多模式光波导结构。在本专利技术的一个实施例中，所述模式解复用模块包括第一模式解复用器和第二模式解复用器，所述第一模式解复用器的输入端口与第一输入光波导连接，所述第二模式解复用器的输入端口与第二输入光波导连接；所述第一模式解复用器与第二模式解复用器的输出端口与模式交换模块连接。在本专利技术的一个实施例中，所述模式交换模块包括若干单模式交换模块，所述第一模式解复用器DE1的若干输出端分别与所述第一模式解复用器的若干输出端对应的单模式交换模块的第一输入端口连接，所述第二模式解复用器的若干输出端分别与所述第二模式解复用器DE2的若干输出端对应的单模式交换模块的第二输入端口连接，单模式交换模块的输出端与模式复用模块连接。在本专利技术的一个实施例中，所述单模式交换模块包括第一交叉光波导、第二交叉光波导、第一微环谐振器和第二微环谐振器；所述第一交叉光波导与所述第二交叉光波导交叉连接；所述第一微环谐振器位于所述第一交叉光波导与所述第二交叉光波导的交叉点右上部，第二微环谐振器位于所述交叉点左下部。在本专利技术的一个实施例中，所述第一微环谐振器和所述第二微环谐振器的微环半径、有效折射率、谐振波长组和自由光谱距离FSR均相同。在本专利技术的一个实施例中，所述第一交叉光波导和第二交叉光波导均采用单模式光波导结构；所述第一交叉光波导和第二交叉光波导支持的光模式一致，且为单模式的微环谐振器结构。在本专利技术的一个实施例中，所述模式复用模块包括第一模式复用器和第二模式复用器，每一个单模式交换模块的第一输出端口分别与第一模式复用器的每一个输入端口对应连接；每一个单模式交换模块的第二输出端口分别与第二模式复用器的每一个输入端口对应连接；第一模式复用器和第二模式复用器的输出端口分别与第一输出光波导和第二输出光波导连接。在本专利技术的一个实施例中，所述输出光波导模块包括第一输出光波导和第二输出光波导，所述第一输出光波导和第二输出光波导分别接收来自模式交换模块的交换光信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术采用基于模式复用技术的2×2结构，同时使用模式解复用模块和模式复用模块，这样就可以使用多个模式进行并行通信(即模分复用)，这样使得光信号的数据速率可以根据光信号模式的增加而增加；2.本专利技术的光交换模块谐振于特定波长，基于本专利技术的2x2基本光交换模块，可以分别获得谐振于波长λ1、λ2、…、λn的交换模块，由此，可以搭建基于波长路由的交换单元，实现交换单元中的无阻塞交换。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的结构框图；图2为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的光交换单元的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的一种应用构造示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的4x4光交换模块结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的两个模式下的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。请参见图1所示，图1为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的结构框图，包括若干不同波长的光交换单元，两个所述光交换单元之间通过波长路由的方式连接，所述光交换单元包括输入光波导模块、输出光波导模块、模式解复用模块、模式复用模块和模式交换模块；所述输入光波导模块用于将光信号发送至模式解复用模块，得到若干不同模式的光信号；模式解复用模块用于将所述若干不同模式的光信号分别发送至模式交换模块，得到交换光信号；模式交换模块用于将所述交换光信号发送至模式复用模块，得到复用光信号；输出光波导模块输出所述复用光信号。具体地，本专利技术采用模式复用2×2结构，同时使用模式解复用模块和模式复用模块，这样就可以使用多个模式进行并行通信(即模分复用)，这样使得光信号的数据速率可以根据光信号模式的增加而增加；具体地，本专利技术的光交换模块谐振于特定波长，基于本专利技术的2x2基本光交换模块，可以分别获得谐振于波长λ1、λ2、…、λn的交换模块，由此，可以搭建基于波长路由的交换单元，实现交换单元中的无阻塞交换。在本专利技术的一个实施例中，所述输入光波导模块包括第一输入光波导I1和第二输入光波导I2，所述第一输入光波导I1和第二输入光波导I2分别将光信号发送至模式解复用模块。在本专利技术的一个实施例中，所述输入光波导和所述输出光波导采用多模式光波导结构。在本专利技术的一个实施例中，所述模式解复用模块包括第一模式解复用器DE1和第二模式解复用器DE2，所述第一模式解复用器DE1的输入端口与第一输入光波导I1连接，所述第二模式解复用器DE2的输入端口与第二输入光波导I1连接；所述第一模式解复用器DE1与第二模式解复用器DE2的输出端口与模式交换模块连接。在本专利技术的一个实施例中，所述模式交换模块包括若干单模式交换模块，所述第一模式解复用器DE1的若干输出端分别与所述第一模式解复用器DE1的若干输出端对应的单模式交换模块的第一输入端口连接，所述第二模式解复用器DE2的若干输出端分别与所述第二模式解复用器DE2的若干输出端的单模式交换模块的第二输入端口连接，单模式交换模块的输出端与模式复用模块连接。具体地，请参见图2和图3，图2为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的光交换单元的结构示意图，图3为本专利技术实施例提供的一种多模式光交换模块的一种应用构造示意图，每个2×2基本光交换模块中有m个基于波长λi的单模式交换模块(即S0，S1，…，Sm-1)。所述的两个多模式输入光波导和两个多模式输出波导支持m个光模式的同时传输，所支持的模式分别为M0、M1、…、Mm-1，所支持的波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模式光交换模块，其特征在于，包括若干不同波长的光交换单元，所述光交换单元之间通过波长路由的方式连接，所述光交换单元包括输入光波导模块、输出光波导模块、模式解复用模块、模式复用模块和模式交换模块；所述输入光波导模块用于将光信号发送至模式解复用模块，得到若干不同模式的光信号；模式解复用模块用于将所述若干不同模式的光信号分别发送至模式交换模块，得到交换光信号；模式交换模块用于将所述交换光信号发送至模式复用模块，得到复用光信号；输出光波导模块输出所述复用光信号。

【技术特征摘要】
1.一种多模式光交换模块，其特征在于，包括若干不同波长的光交换单元，所述光交换单元之间通过波长路由的方式连接，所述光交换单元包括输入光波导模块、输出光波导模块、模式解复用模块、模式复用模块和模式交换模块；所述输入光波导模块用于将光信号发送至模式解复用模块，得到若干不同模式的光信号；模式解复用模块用于将所述若干不同模式的光信号分别发送至模式交换模块，得到交换光信号；模式交换模块用于将所述交换光信号发送至模式复用模块，得到复用光信号；输出光波导模块输出所述复用光信号。2.根据权利要求1所述的一种多模式光交换模块，其特征在于，所述输入光波导模块包括第一输入光波导(I1)和第二输入光波导(I2)，所述第一输入光波导(I1)和第二输入光波导(I2)分别用于将光信号发送至模式解复用模块。3.根据权利要求2所述的一种多模式光交换模块，其特征在于，所述输入光波导和所述输出光波导采用多模式光波导结构。4.根据权利要求1或2所述的一种多模式光交换模块，其特征在于，所述模式解复用模块包括第一模式解复用器(DE1)和第二模式解复用器(DE2)，所述第一模式解复用器(DE1)的输入端口与第一输入光波导(I1)连接，所述第二模式解复用器(DE2)的输入端口与第二输入光波导(I1)连接；所述第一模式解复用器(DE1)与第二模式解复用器(DE2)的输出端口与模式交换模块连接。5.根据权利要求4所述的一种多模式光交换模块，其特征在于，所述模式交换模块包括若干单模式交换模块，所述第一模式解复用器DE1的若干输出端分别与所述第一模式解复用器(DE1)的若干输出端对应的单模式交换模块的第一输入端口连接，所述第二模式解复用器DE2的若干输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，顾华玺，杨银堂，王琨，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61