【技术实现步骤摘要】
N×N硅基偏振无关光开关系统
本专利技术涉及光通信的集成光学领域,特别是一种N×N硅基偏振无关光开关系统。
技术介绍
随着人们对大数据、云计算需求的不断增加,提高光纤通信容量成为至关重要的因素。光开关在云计算、数据中心等应用中起着重要的作用,它用来建立互联网络,进行高速数据交换。光开关阵列芯片和模块具有一个或多个可选的传输端口,对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作,在光网络中起到十分重要的作用。硅波导作为超小型光子线路平台具有巨大的潜力。由于其折射率对比较大,它们的弯曲半径可小至几微米。然而,由于硅波导结构的双折射较大,引起的偏振模式色散(PMD),偏振相关损耗(PDL)和偏振相关波长特性(PDλ)不可忽略,这些缺点限制了硅基光开关的应用范围。然而,在实际应用中,非偏振保持光纤与硅光子波导耦合会发生偏振失配现象,通常我们用偏振控制器来解决这一问题。所以,为了提高光网络的实用性,设计实现偏振无关的大规模光开关网络显得尤为重要。研究偏振无关光开关就是要克服偏振失配现象,降低偏振相关损耗,提高实用性。国内外实现偏振无关的方法主要有两种:一种是通过设计波导尺寸来减小偏振敏感性,另一种是采用偏振分集。偏振分集的方法的核心单元是偏振分束旋转器(PSR),输入光在偏振分束器处被分成正交TE模式和TM模式,同时用偏振旋转器将其中一种模式进行旋转,然后两束相同模式光经过两个相同的分集路径,之后再经过一个PSR进行旋转合束,实现了偏振无关。目前用这种方法已实现32×32的偏振无关光开关。通过设计波导尺寸 ...
【技术保护点】
1.一种N×N硅基偏振无关光开关系统,包括芯片和控制模块,其特征在于,所述的芯片包括N路光输入偏振分束器(101)、N路光偏振控制器(102)、N×N光开关阵列(103)和N路光输出耦合器(104),所述的N路光输入偏振分束器(101)的输出端分别与所述的N路光偏振控制器(102)的输入端相连,所述的N路光偏振控制器(102)的输出端分别与所述的N×N光开关阵列(103)的N路输入端相连,所述的N×N光开关阵列(103)的N路输出端分别与所述的N路光输出耦合器(104)的输入端相连,最后光信号经过N路光输出耦合器(104)输出,所述的控制模块(105)的电学输入端口与所述的N路光偏振控制器(102)电学输出端口相连,所述的控制模块(105)的电学输出端口分别与所述的N路光偏振控制器(102)的电学输入端口和N×N光开关阵列(103)的电学输入端口相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种N×N硅基偏振无关光开关系统,包括芯片和控制模块,其特征在于,所述的芯片包括N路光输入偏振分束器(101)、N路光偏振控制器(102)、N×N光开关阵列(103)和N路光输出耦合器(104),所述的N路光输入偏振分束器(101)的输出端分别与所述的N路光偏振控制器(102)的输入端相连,所述的N路光偏振控制器(102)的输出端分别与所述的N×N光开关阵列(103)的N路输入端相连,所述的N×N光开关阵列(103)的N路输出端分别与所述的N路光输出耦合器(104)的输入端相连,最后光信号经过N路光输出耦合器(104)输出,所述的控制模块(105)的电学输入端口与所述的N路光偏振控制器(102)电学输出端口相连,所述的控制模块(105)的电学输出端口分别与所述的N路光偏振控制器(102)的电学输入端口和N×N光开关阵列(103)的电学输入端口相连。
2.如权利要求1所述的N×N硅基偏振无关光开关系统,其特征在于,所述的N路光输入偏振分束器(101)采用二维光栅耦合器结构,外部光纤通过垂直耦合将光输入到芯片中;或采用倒锥形模斑转换器连接偏振分束旋转器的结构,外部光纤通过水平耦合将光输入到芯片中;两种结构都将输入光信号分解为两个正交的偏振,并转换为两个橫电(TE)模从两个输出波导端输出。
3.如权利要求1所述的N×N硅基偏振无关光开关系统,其特征在于,所述的N路光偏振控制器(102)的光偏振控制器由两个输入波导(1001)、两个移相器(1002)、一个2×2马赫-增德尔干涉仪(1003)、一个片上光功率探测器(1004)和一个输出波导(1005)构成,其中一个移相器(1002)控制输入光信号的相对相位,另一个移相器(1002)控制马赫-增德尔干涉仪(1003)的工作状态,所述的片上光功率探测器(1004)将从所述的马赫-增德尔干涉仪(1003)的一个端口的光转换为光电流,通过改变两个移相器(1002)的相移,使得所述的片上光功率探测器(1004)的输出光电流最小,则光全部转换为TE模从输出波导(1005)输出,所述的片上光功率探测器(1004)的输出端与所述的控制模块(105)的输入端相连。
4.如权利要求3所述的N×N硅基偏振无关光开关系统,其特征在于,所述的光偏振控制器(102)的移相器(1002)采用热光效应和载流子色散效应,与所述的控制模块(105)的输出端相连。
5.如权利要求3所述的N×N硅基偏振无关光开关系统,其特征在于,所述的片上光功率探测器(1004),采用锗硅PIN二极管结构。
6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:陆梁军,李晓蕊,周林杰,陈建平,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海;31
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