基于等离子体-光交换模块的片上光交换结构制造技术

本发明专利技术提出了一种基于等离子‑光交换模块的片上光交换结构，用于解决现有技术中存在的光交换结构面积较大以及难以进行增量扩展的技术问题；该结构包括硅基光波导、等离子‑光交换模块，其中多根硅基光波导位于同一平面内且平行排列，相邻硅基光波导之间设置有特殊排布的等离子‑光交换模块，形成由N根硅基光波导组成的光交换结构；本发明专利技术采用等离子‑光交换模块和硅基光波导平行排布方法，充分利用等离子‑光交换模块面积小、横纵比大的特点，以及硅基光波导平行排布的增量扩展特性，使得光交换结构面积减小并具有增量扩展的特性。

On chip optical exchange structure based on plasma optical exchange module

The invention provides an on-chip optical exchange structure based on the plasma \u2011 optical exchange module, which is used to solve the technical problems existing in the prior art, such as the large area of the optical exchange structure and the difficulty of incremental expansion. The structure includes a silicon-based optical waveguide, a plasma \u2011 optical exchange module, wherein a plurality of silicon-based optical waveguides are in the same plane and arranged in parallel, and adjacent silicon-based optical waveguides A special arrangement of plasma \u2011 optical exchange module is arranged between them to form an optical exchange structure composed of N silicon-based optical waveguides; the invention adopts the method of parallel arrangement of plasma \u2011 optical exchange module and silicon-based optical waveguides, making full use of the characteristics of small area, large horizontal to vertical ratio of the plasma \u2011 optical exchange module, and the incremental expansion characteristics of parallel arrangement of silicon-based optical waveguides to make the optical exchange structure plane The product decreases and has the characteristics of incremental expansion.

【技术实现步骤摘要】
基于等离子体-光交换模块的片上光交换结构
本专利技术属于通信
，涉及一种片上光交换结构，特别是涉及一种基于等离子体-光交换模块的广义无阻塞可扩展片上光交换结构。
技术介绍
随着光片上网络的飞速发展，对于光交换结构的要求越来越高。一个理想光交换结构应具有面积小、低功耗、高频率的特点。然而，现有的光交换模块具有相对较大的面积，并且伴随着较大功耗。中国科学院半导体研究所申请的专利“一种基于马赫曾德光开关的五端口光学路由器”(申请日：2014年1月5日，申请号：CN201410018194.8，公开号：CN102645706A)中公开了一种基于马赫曾德光开关的五端口光学路由器。该光路由器的实施方式是：利用8个具有相同结构尺寸，面积为103μm2左右的马赫曾德光开关两种状态的动态切换，实现光学路由器五个双向端口的无阻塞通信。该光路由器存在的不足之处是：由于马赫曾德光开关面积大，致使整个路由器面积较大；由于马赫曾德光开关与波导需要在流片时进行集成，扩展端口时需要重新制造芯片，难以进行增量扩展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于等离子-光交换模块的片上光交换结构，用于解决现有技术中存在的光交换结构面积较大以及难以进行增量扩展的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括N根硅基光波导1，N≥2,所述N根硅基光波导1位于同一平面内且平行排列，相邻硅基光波导1之间设置有数量不等的等离子-光交换模块2，形成由N根硅基光波导1组成的交换结构，其中第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的等离子-光交换模块2的数量为N-k个，且第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的每个等离子-光交换模块2，分别位于第k-1根硅基光波导1与第k根硅基光波导1之间相邻等离子-光交换模块2之间空隙对应的位置；所述N根硅基光波导1的信号流向方向相同；通过相邻硅基光波导1之间设置的等离子-光交换模块2的开启或闭合，实现光信号从光波导输入端I到输出端O的交换。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构,所述第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的各等离子-光交换模块2之间的距离相等。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，所述第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的每个等离子-光交换模块2，分别位于第k-1根硅基光波导1与第k根硅基光波导1之间相邻等离子-光交换模块2之间空隙对应的中间位置。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，所述N根硅基光波导1，其中各相邻硅基光波导1之间的距离相等。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，所述片上光交换结构，其可扩展特性实现的原理为：在第N根硅基光波导1的外侧增加p根与第N根硅基光波导1位于同一平面且平行的硅基光波导1，p≥1，且增加的p根硅基光波导1的信号流向方向与第N根硅基光波导1的信号流向方向相同，在相邻的光波导之间设置有数量不等的等离子-光交换模块2，形成由N+p根硅基光波导1组成的交换结构，其中第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的等离子-光交换模块2的数量为N+p-k个，且第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的每个等离子-光交换模块2，分别位于第k-1根硅基光波导1与第k根硅基光波导1之间相邻等离子-光交换模块2之间空隙对应的位置。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，所述第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的各等离子-光交换模块2之间的距离相等。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，所述第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的每个等离子-光交换模块2，分别位于第k-1根硅基光波导1与第k根硅基光波导1之间相邻等离子-光交换模块2之间空隙对应的中间位置。上述基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，所述N+p根硅基光波导1，其中各相邻硅基光波导1之间的距离相等。本专利技术与现有结构相比具有以下优点：第一，本专利技术使用等离子-光交换模块作为基本交换模块，在硅基波导数相同的情况下，等离子-光交换模块的横纵比是马赫曾德光开关的两倍，减小了光交换结构的面积，且等离子-光交换模块面积远小于马赫曾德光开关的面积，与现有技术相比，有效减小了光交换结构的面积。第二、本专利技术采用的多根波导位于同一平面内且平行排列，相邻硅基光波导之间设置有数量不等的等离子-光交换模块，具有增量扩展的特性，对扩展之前的光交换结构没有任何影响，相较于基于马赫曾德光开关的光交换结构在进行扩展时必须重新将新的马赫曾德光开关与原有的硅基光波导集成，易于进行增量扩展。第三、本专利技术对相邻硅基光波导之间的等离子-光交换模块进行特殊排布，具有广义无阻塞特性，对于每次通信请求，仅需要配置部分交换模块，无需重新配置正在使用的交换模块的开闭状态，相较于基于马赫曾德光开关的五端口光学路由器需要重新配置所有交换模块的开闭状态，缩短了交换模块配置时间。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术等离子-光交换模块的光信号交换原理图；图3是本专利技术实施例的整体结构示意图；图4是本专利技术扩展原理示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步详细描述：参照图1，基于等离子-光交换模块2的片上光交换结构，包括N根硅基光波导1，N≥2，根据等离子-光交换模块2的交换原理，经过精心设计，所述N根硅基光波导1位于同一平面内且平行排列，相邻硅基光波导1之间设置有数量不等的等离子-光交换模块2，形成由N根硅基光波导1组成的交换结构，这种波导平行排布的方式，辅以等离子-光交换模块本身特殊的光信号交换原理，能够在不影响原有波导和交换模块的情况下进行增量扩展。其中第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的等离子-光交换模块2的数量为N-k个，第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的各等离子-光交换模块2之间的距离相等，距离略大于等离子-光交换模块2的长度，且第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的每个等离子-光交换模块2，分别位于第k-1根硅基光波导1与第k根硅基光波导1之间距离自身最近的两个等离子-光交换模块2之间空隙对应的中间位置，这里的中间位置指的是第k根硅基光波导1与第k+1根硅基光波导1之间的等离子-光交换模块2的中心点在第k-1根硅基光波导1与第k根硅基光波导1之间距离自身最近的两个等离子-光交换模块2中心点连线段的中垂线上，以保证信号传输损耗最低；所述的等离子-光交换模块2由金、二氧化硅、氧化铟锡、硅组成，能够改变特定波长段的光信号方向，该等离子-光交换模块的长度为8.9μm,宽度为340nm，面积为3.026μm2，横纵比为26.17，而马赫曾德光开关长度约为100μm，宽度约为10μm，面积约为103μm2，横纵比约为10，等离子-光交换模块的面积远小于马赫曾德光开关的面积，等离子-光交换模块的横纵比为马赫曾德光开关横纵比的两倍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等离子-光交换模块的片上光交换结构，包括N根硅基光波导(1)，N≥2,其特征在于：所述N根硅基光波导(1)位于同一平面内且平行排列，相邻硅基光波导(1)之间设置有数量不等的等离子-光交换模块(2)，形成由N根硅基光波导(1)组成的交换结构，其中第k根硅基光波导(1)与第k+1根硅基光波导(1)之间的等离子-光交换模块(2)的数量为N-k个，且第k根硅基光波导(1)与第k+1根硅基光波导(1)之间的每个等离子-光交换模块(2)，分别位于第k-1根硅基光波导(1)与第k根硅基光波导(1)之间相邻等离子-光交换模块(2)之间空隙对应的位置；所述N根硅基光波导(1)的信号流向方向相同；通过相邻硅基光波导(1)之间设置的等离子-光交换模块(2)的开启或闭合，实现光信号从光波导输入端I到输出端O的交换。/n

【技术特征摘要】
20180720 CN 20181080177801.一种基于等离子-光交换模块的片上光交换结构，包括N根硅基光波导(1)，N≥2,其特征在于：所述N根硅基光波导(1)位于同一平面内且平行排列，相邻硅基光波导(1)之间设置有数量不等的等离子-光交换模块(2)，形成由N根硅基光波导(1)组成的交换结构，其中第k根硅基光波导(1)与第k+1根硅基光波导(1)之间的等离子-光交换模块(2)的数量为N-k个，且第k根硅基光波导(1)与第k+1根硅基光波导(1)之间的每个等离子-光交换模块(2)，分别位于第k-1根硅基光波导(1)与第k根硅基光波导(1)之间相邻等离子-光交换模块(2)之间空隙对应的位置；所述N根硅基光波导(1)的信号流向方向相同；通过相邻硅基光波导(1)之间设置的等离子-光交换模块(2)的开启或闭合，实现光信号从光波导输入端I到输出端O的交换。


2.根据权利要求1所述的基于等离子-光交换模块的片上光交换结构,其特征在于：所述第k根硅基光波导(1)与第k+1根硅基光波导(1)之间的各等离子-光交换模块(2)之间的距离相等。


3.根据权利要求1所述的基于等离子-光交换模块的片上光交换结构,其特征在于：所述第k根硅基光波导(1)与第k+1根硅基光波导(1)之间的每个等离子-光交换模块(2)，分别位于第k-1根硅基光波导(1)与第k根硅基光波导(1)之间相邻等离子-光交换模块(2)之间空隙对应的中间位置。


4.根据权利要求1所述的基于等离子-光交换模块的片上光交换结构,其特征在于：所述N根硅基光波导(1)，其中各相邻硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景尧，顾华玺，朱樟明，杨银堂，李慧，
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