多模光路由状态切换单元及多模光开关制造技术

本公开提供一种多模光路由状态切换单元，包括：多模输入光波导模块包括第一多模输入光波导和第二多模输入光波导，多模波导交叉结构包括相交汇的第一光路和第二光路，多模输出光波导模块包括第一多模输出光波导和第二多模输出光波导，多模微环光调制结构模块包括多模相移器和多模微环谐振器，多模相移器包括导光结构和折射率调控结构，折射率调控结构被构造成改变导光结构的折射率，多模微环谐振器的谐振波长与导光结构的折射率相关，多模微环谐振器被构造成响应于谐振波长的改变将第一多模光信号耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，将第二多模光信号耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端。一端或第二光路的另一端。一端或第二光路的另一端。

【技术实现步骤摘要】
多模光路由状态切换单元及多模光开关


[0001]本公开涉及光通信
，更具体地，涉及一种多模光路由状态切换单元及多模光开关。

技术介绍

[0002]光互连具有高带宽、低延时、抗干扰性强等优点，在高性能计算机、数据中心等短距离通信中具有重要应用。模分复用(Mode Division Multiplexing，MDM)技术的引入为提高片上光互连通信容量提供了解决方案。
[0003]目前，为了使采用MDM技术的片上光互连系统更加灵活，能够完成光信号交换的多模光开关必不可少。传统的光开关阵列往往只支持单一模式且无法直接拓展至多模网络。已有的多模光开关多采用解复用
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交换
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复用的方式，即将待处理的多模光信号解复用为单模光信号，利用单模光开关交换后再复用为多模光信号，但上述方案增加了片上光通信网络的复杂度，存在器件尺寸大、损耗大、调节和控制难度大等问题。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种多模光路由状态切换单元及多模光开关，由于多模微环谐振器的谐振波长与多模相移器的导光结构的折射率相关，多模相移器的折射率调控结构被构造成改变导光结构的折射率，从而多模微环谐振器响应于谐振波长的改变将第一多模光信号耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，将第二多模光信号耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，实现对多个模式的光信号的同时调控。
[0005]本公开的实施例的提供了一种多模光路由状态切换单元，包括：多模输入光波导模块，包括：第一多模输入光波导，用于输入待处理的第一多模光信号；第二多模输入光波导，用于输入待处理的第二多模光信号；多模波导交叉结构，包括相交汇的第一光路和第二光路，上述第一光路的一端与上述第一多模输入光波导连接，上述第二光路的一端与上述第二多模输入光波导连接；多模输出光波导模块，包括：第一多模输出光波导，与上述第二光路的另一端连通，以及第二多模输出光波导，与上述第一光路的另一端连通；多模微环光调制结构模块，包括：多模相移器，包括：导光结构，以及折射率调控结构，被构造成改变上述导光结构的折射率；多模微环谐振器，谐振波长与上述导光结构的折射率相关，上述多模微环谐振器被构造成响应于谐振波长的改变将上述第一多模光信号耦合到上述第一光路的另一端或上述第二光路的另一端，将上述第二多模光信号耦合到上述第一光路的另一端或上述第二光路的另一端。
[0006]根据本公开的一些实施例，上述折射率调控结构利用热光效应和电光效应改变上述导光结构的折射率。
[0007]根据本公开的一些实施例，上述多模波导交叉结构还包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，上述第一端口与上述第一多模输入光波导连通，上述第三端口与上述
第二多模输入光波导连通，上述第二端口与上述第一多模输出光波导连通，上述第四端口与上述第二多模输出光波导连通，其中，上述第一端口和上述第四端口分别连通上述第一光路的两端，上述第二端口和上述第三端口分别连通上述第二光路的两端。
[0008]根据本公开的一些实施例，上述多模微环光调制结构模块包括第一多模微环光调制结构和第二多模微环光调制结构，上述第一多模微环光调制结构设置在上述第一端口和上述第二端口之间，上述第二多模微环光调制结构设置在上述第三端口和上述第四端口之间，上述多模相移器设置在远离上述第一光路和上述第二光路的相交汇处，上述第一端口与上述第一多模微环光调制结构的间距、上述第二端口与上述第一多模微环光调制结构的间距、上述第三端口与上述第二多模微环光调制结构的间距以及上述第四端口与上述第二多模微环光调制结构的间距均相同。
[0009]根据本公开的一些实施例，上述第一多模微环光调制结构设置在上述第一多模输入光波导和上述第一多模输出光波导之间，上述第二多模微环光调制结构设置在上述第二多模输入光波导和上述第二多模输出光波导之间，上述多模相移器设置在远离上述第一光路和上述第二光路的相交汇处，上述第一多模输入光波导与上述第一多模微环光调制结构的间距、上述第一多模输出光波导与上述第一多模微环光调制结构的间距、上述第二多模输入光波导与上述第二多模微环光调制结构的间距以及上述第二多模输出光波导与上述第二多模微环光调制结构的间距均相同。
[0010]根据本公开的一些实施例，上述第一多模微环光调制结构和上述第二多模微环光调制结构的多模微环谐振器的波导高度相同；上述第一多模微环光调制结构的多模微环谐振器的半径小于上述第二多模微环光调制结构的多模微环谐振器的半径；上述第一多模微环光调制结构的多模微环谐振器的波导宽度大于上述第二多模微环光调制结构的多模微环谐振器的波导宽度。
[0011]根据本公开的一些实施例，上述第一端口、上述第二端口、上述第三端口、上述第四端口与上述多模微环谐振器的传播常数相同，上述第一端口、上述第二端口、上述第三端口、上述第四端口的波导宽度介于上述第一多模微环光调制结构的多模微环谐振器的波导宽度和第二多模微环光调制结构的多模微环谐振器的波导宽度之间。
[0012]根据本公开的一些实施例，上述多模波导交叉结构与上述第一多模输入光波导、上述第二多模输入光波导、上述第一多模输出光波导、上述第二多模输出光波导之间分别设置有多模波导弯曲结构，上述多模波导弯曲结构包括依次连接的第一多模直波导、多模弯曲波导和第二多模直波导。
[0013]根据本公开的一些实施例，上述第一多模输入光波导、上述第二多模输入光波导、上述第一多模直波导和上述第二多模直波导具有相同的波导截面尺寸。
[0014]根据本公开的一些实施例，一种多模光开关，包括上述任意一种的多模光路由状态切换单元。
[0015]根据本公开提供的一种多模光路由状态切换单元及多模光开关，由于多模微环谐振器的谐振波长与多模相移器的导光结构的折射率相关，多模相移器的折射率调控结构被构造成改变导光结构的折射率，从而多模微环谐振器响应于谐振波长的改变将第一多模光信号耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，将第二多模光信号耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，实现对多个模式的光信号的同时调控，上述多模光路由状态
切换单元通过级联构成多模光开关，实现端口的拓展。
附图说明
[0016]图1是根据本公开的一种示意性实施例的多模光路由状态切换单元的结构图；
[0017]图2是图1所示的示意性实施例的多模光路由状态切换单元的多模微环光调制结构模块的部分的结构图；
[0018]图3是图2所示的一种示意性实施例的多模光路由状态切换单元的多模相移器的剖视图；
[0019]图4是图2所示的另一种示意性实施例的多模光路由状态切换单元的多模相移器的剖视图；
[0020]图5是图2所示的又一种示意性实施例的多模光路由状态切换单元的多模相移器的剖视图；
[0021]图6是图1所示的示意性实施例的多模光路由状态切换单元的多模波导交叉结构的结构图；
[0022]图7是根据本公开的一种示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模光路由状态切换单元，其特征在于，包括：多模输入光波导模块，包括：第一多模输入光波导，用于输入待处理的第一多模光信号；第二多模输入光波导，用于输入待处理的第二多模光信号；多模波导交叉结构，包括相交汇的第一光路和第二光路，所述第一光路的一端与所述第一多模输入光波导连接，所述第二光路的一端与所述第二多模输入光波导连接；多模输出光波导模块，包括：第一多模输出光波导，与所述第二光路的另一端连通，以及第二多模输出光波导，与所述第一光路的另一端连通；多模微环光调制结构模块，包括：多模相移器，包括：导光结构，以及折射率调控结构，被构造成改变所述导光结构的折射率；多模微环谐振器，谐振波长与所述导光结构的折射率相关，所述多模微环谐振器被构造成响应于谐振波长的改变将所述第一多模光信号耦合到所述第一光路的另一端或所述第二光路的另一端，将所述第二多模光信号耦合到所述第一光路的另一端或所述第二光路的另一端。2.根据权利要求1所述的多模光路由状态切换单元，其特征在于，所述折射率调控结构利用热光效应和电光效应改变所述导光结构的折射率。3.根据权利要求1所述的多模光路由状态切换单元，其特征在于，所述多模波导交叉结构还包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口与所述第一多模输入光波导连通，所述第三端口与所述第二多模输入光波导连通，所述第二端口与所述第一多模输出光波导连通，所述第四端口与所述第二多模输出光波导连通，其中，所述第一端口和所述第四端口分别连通所述第一光路的两端，所述第二端口和所述第三端口分别连通所述第二光路的两端。4.根据权利要求3所述的多模光路由状态切换单元，其特征在于，所述多模微环光调制结构模块包括第一多模微环光调制结构和第二多模微环光调制结构，所述第一多模微环光调制结构设置在所述第一端口和所述第二端口之间，所述第二多模微环光调制结构设置在所述第三端口和所述第四端口之间，所述多模相移器设置在远离所述第一光路和所述第二光路的相交汇处，所述第一端口与所述第一多模微环光调制结构的间距、所述第二端口与所述第一多模微环光调制结构的间距、所述第三端口与所述第二多模微环光调制结构的间距以及所述第四端口与所述第二多模微环...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍昱洁，刘思薇，付鑫，杨林，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：