一种基于波导矩阵结构的光交换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光通信技术领域，提供了一种基于波导矩阵结构的光交换装置。在n×n光交换装置中包括：n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成；其中，前n‑1级光开关组件中，每一级光开关单元前配套设置有1级光分路器组件，所述光分路器组件中由n个1×2的光分路器构成；每一级的光开关组件级联，每一级的光分路器组件级联，每一级的光开关组件和每一级的光分路器组件相耦合。本发明专利技术既能减小光交换单元的复杂程度，也能减少波导交叉点的个数；既满足了CDC‑ROADM小型化的封装要求，又提升了模块性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波导矩阵结构的光交换装置
本专利技术涉及光通信
，特别是涉及一种基于波导矩阵结构的光交换装置。
技术介绍
在今后5G发展的具体业务需求层面，由于网络节点数量成倍增长，网络管理和控制成为瓶颈问题。ROADM作为网络节点的核心系统，可以实现网络节点之间的光层直通，大幅降低了信号时延，满足5G的发展方向。作为骨干网和城域网的核心节点，ROADM系统在5G时代要同时具备波长无关(colorless)、方向无关(directionless)、竞争无关(contentionless)三大特点。而光交换单元内的光波导矩阵结构如何设计，则是ROADM实现“三无”特点的关键，即CDC-ROADM。光交换单元是CDC-ROADM系统的核心部件，而下一代的CDC-ROADM网络系统，以其高度智能化、零人工介入、全远程自动控制、高速、大容量等显著特点，已引起业界的普遍关注，未来市场前景非常看好。目前，市场上光交换单元产品以MEMS方案为主，但此方案存在不抗震、纤损点多等可靠性差问题。由于光子集成技术具有低功耗、低成本、高密度和高可靠性等优点，很多厂商开始对光子集成型的光交换单元越来越感兴趣，市场需求也越来越大。举例说明，如图1所示，一个8×8的光交换单元，要满足5G时代ROADM的“三无”使用要求，目前主流的实现方式是利用8个1×8光分路器+8个8×1光开关矩阵按照下图的方式连接而成。但是这种构型的问题在于功能单元数量多且分散，整个功能单元的结构布局及其复杂庞大；功能单元之间光路连接纵横交织在一起，且交叉点分布极不均匀，在局部区域交叉点甚至出现近距离大量聚集的情形(如图2中框图标注区域)。如此巨大复杂的构型则会产生下列问题：如果这种构型的光交换单元采用分立元器件和光纤互联的技术方案，则光纤焊点和连接点极多，生产时盘纤会极其麻烦且产品可靠性极低；无法低成本快速大规模生产；若采用波导集成方案，则波导芯片的设计尺寸会极为庞大，单个晶圆能容纳的数量较少，会使波导芯片单位制造成本居高不下。巨大的波导尺寸和图形分布面积，会给后续耦合封装带来巨大的挑战，很可能无法满足CDC-ROADM小型化和低功耗的趋势。如此多的交叉点，会使光交换单元的各通道损耗和信号串扰急剧增加，使交换单元的性能指标无法满足CDC-ROADM的使用要求。鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的技术问题是巨大的波导尺寸和图形分布面积，会给后续耦合封装带来巨大的挑战，很可能无法满足CDC-ROADM小型化和低功耗的趋势。如此多的交叉点，会使光交换单元的各通道损耗和信号串扰急剧增加，使交换单元的性能指标无法满足CDC-ROADM的使用要求。本专利技术实施例采用如下技术方案：本专利技术提供了一种基于波导矩阵结构的光交换装置，在n×n光交换装置中包括：n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成；其中，前n-1级光开关组件中，每一级光开关单元前配套设置有1级光分路器组件，所述光分路器组件中由n个1×2的光分路器构成；每一级的光开关组件级联，每一级的光分路器组件级联，每一级的光开关组件和每一级的光分路器组件相耦合。优选的，所述n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成，具体包括：第1级开关组件和第n+1级开关组件分别由n个开关单元排列构成，第2级开关组件至第n级开关组件分别由2n个开关单元排列构成中间阵列。优选的，光交换装置中具体包括：第1级开关组件的每一个开关单元之前各设置有1个1×2的光分路器，包括光分路器S(1,1)、S(1,2)、S(1,3)、S(1,4)、S(1,5)、S(1,6)、S(1,7)和S(1,8)，并且，相应光分路器的第一出光口与相应的开关单元的一路入光口建立光路连接；相应各光分路器的第二出光口，由S(1,1)到S(1,8)分别与下一级1×2的光分路器S(2,1)、S(2,5)、S(2,4)、S(2,9)、S(2,8)、S(2,13)、S(2,12)和S(2,16)的入光口相连；其中，S表示1×2的光分路器，其中下标中的第一个数值代表光分路器所在的对应开关组件的级数，下标中的第二个数值代表光分路器所设置位置关联的开关单元在相应开关组件中的排列序号；第2级开关组件的开关单元C(2,1)、C(2,4)、C(2,5)、C(2,8)、C(2,9)、C(2,12)、C(2,13)、C(2,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第3级开关组件的开关单元C(3,2)、C(3,3)、C(3,6)、C(3,7)、C(3,10)、C(3,11)、C(3,14)、C(3,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第4级开关组件的开关单元C(4,1)、C(4,4)、C(4,5)、C(4,8)、C(4,9)、C(4,12)、C(4,13)、C(4,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第5级开关组件的开关单元C(5,2)、C(5,3)、C(5,6)、C(5,7)、C(5,10)、C(5,11)、C(5,14)、C(5,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第6级开关组件的开关单元C(6,1)、C(6,4)、C(6,5)、C(6,8)、C(6,9)、C(6,12)、C(6,13)、C(6,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第7级开关组件的开关单元C(7,2)、C(7,3)、C(7,6)、C(7,7)、C(7,10)、C(7,11)、C(7,14)、C(7,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第8级开关组件的开关单元C(8,1)、C(8,4)、C(8,5)、C(8,8)、C(8,9)、C(8,12)、C(8,13)、C(8,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；其中，C代表开关单元，其中下标中的第一个数值代表开关单元所在的开关组件的级数，下标中的第二个数值代表开关单元在相应开关组件中的排列序号；其中，光分路器的标号与其设置的关联开关单元序号保持一致；其中，在中间阵列中位于前一级开关组件对应的光分路器的第一出光口与其设置关联的开关单元的入光口相连；而位于前一级开关组件对应的光分路器的第二出光口满足与下一级开关组件中序号与其偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接，并且，在同一级开关组件对应的光分路器中，各相邻光分路器向下一级开关组件的光分路器建立的光路连接的偏斜方向相反；其中，光分路器的偏斜方位即将抵达中间阵列的顶部或者底部的光分路器，并且无法完成偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接时，与位于下一级开关组件中处于顶部或者底部的光分路器建立光路连接后，再以反向偏斜-2或者2的光分路器的入光口以串接的方式建立光路连接。优选的，第8级开关组件的开关单元C(8,1)和C(8,3)的出光口与第9级开关组件的开关单元C(9,1)的两个入光口分别建立光路连接；...

【技术保护点】
1.一种基于波导矩阵结构的光交换装置，其特征在于，在n×n光交换装置中包括：/nn+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成；/n其中，前n-1级光开关组件中，每一级光开关单元前配套设置有1级光分路器组件，所述光分路器组件中由n个1×2的光分路器构成；/n每一级的光开关组件级联，每一级的光分路器组件级联，每一级的光开关组件和每一级的光分路器组件相耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于波导矩阵结构的光交换装置，其特征在于，在n×n光交换装置中包括：
n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成；
其中，前n-1级光开关组件中，每一级光开关单元前配套设置有1级光分路器组件，所述光分路器组件中由n个1×2的光分路器构成；
每一级的光开关组件级联，每一级的光分路器组件级联，每一级的光开关组件和每一级的光分路器组件相耦合。


2.根据权利要求1所述的基于波导矩阵结构的光交换装置，其特征在于，所述n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成，具体包括：
第1级开关组件和第n+1级开关组件分别由n个开关单元排列构成，第2级开关组件至第n级开关组件分别由2n个开关单元排列构成中间阵列。


3.根据权利要求2所述的基于波导矩阵结构的光交换装置，其特征在于，在所述n×n光交换装置具体为8×8光交换装置时，具体包括：
第1级开关组件的每一个开关单元之前各设置有1个1×2的光分路器，包括光分路器S(1,1)、S(1,2)、S(1,3)、S(1,4)、S(1,5)、S(1,6)、S(1,7)和S(1,8)，并且，相应光分路器的第一出光口与相应的开关单元的一路入光口建立光路连接；相应各光分路器的第二出光口，由S(1,1)到S(1,8)分别与下一级1×2的光分路器S(2,1)、S(2,5)、S(2,4)、S(2,9)、S(2,8)、S(2,13)、S(2,12)和S(2,16)的入光口相连；
其中，S表示1×2的光分路器，其中下标中的第一个数值代表光分路器所在的对应开关组件的级数，下标中的第二个数值代表光分路器所设置位置关联的开关单元在相应开关组件中的排列序号；
第2级开关组件的开关单元C(2,1)、C(2,4)、C(2,5)、C(2,8)、C(2,9)、C(2,12)、C(2,13)、C(2,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；
第3级开关组件的开关单元C(3,2)、C(3,3)、C(3,6)、C(3,7)、C(3,10)、C(3,11)、C(3,14)、C(3,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；
第4级开关组件的开关单元C(4,1)、C(4,4)、C(4,5)、C(4,8)、C(4,9)、C(4,12)、C(4,13)、C(4,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；
第5级开关组件的开关单元C(5,2)、C(5,3)、C(5,6)、C(5,7)、C(5,10)、C(5,11)、C(5,14)、C(5,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；
第6级开关组件的开关单元C(6,1)、C(6,4)、C(6,5)、C(6,8)、C(6,9)、C(6,12)、C(6,13)、C(6,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；
第7级开关组件的开关单元C(7,2)、C(7,3)、C(7,6)、C(7,7)、C(7,10)、C(7,11)、C(7,14)、C(7,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；
第8级开关组件的开关单元C(8,1)、C(8,4)、C(8,5)、C(8,8)、C(8,9)、C(8,12)、C(8,13)、C(8,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；
其中，C代表开关单元，其中下标中的第一个数值代表开关单元所在的开关组件的级数，下标中的第二个数值代表开关单元在相应开关组件中的排列序号；其中，光分路器的标号与其设置的关联开关单元序号保持一致；
其中，在中间阵列中位于前一级开关组件对应的光分路器的第一出光口与其设置关联的开关单元的入光口相连；而位于前一级开关组件对应的光分路器的第二出光口满足与下一级开关组件中序号与其偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接，并且，在同一级开关组件对应的光分路器中，各相邻光分路器向下一级开关组件的光分路器建立的光路连接的偏斜方向相反；
其中，光分路器的偏斜方位即将抵达中间阵列的顶部或者底部的光分路器，并且无法完成偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接时，与位于下一级开关组件中处于顶部或者底部的光分路器建立光路连接后，再以反向偏斜-2或者2的光分路器的入光口以串接的方式建立光路连接。


4.根据权利要求3所述的基于波导矩阵结构的光交换装置，其特征在于，第8级开关组件的开关单元C(8,1)和C(8,3)的出光口与第9级开关组件的开关单元C(9,1)的两个入光口分别建立光路连接；
第8级开关组件的开关单元C(8,2)和C(8,4)的出光口与第9级开关组件的开关单元C(9,2)的两个入光口分别建立光路连接；
第8级开关组件的开关单元C(8,5)和C(8,7)的出光口与第9级开关组件的开关单元C(9,3)的两个入光口分别建立光路连接；
第8级开关组件的开关单元C(8,6)和C(8,8)的出光口与第9级开关组件的开关单元C(9,4)的两个入光口分别建立光路连接；
第8级开关组件的开关单元C(8,...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迪，徐晓辉，胡毅，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42