一种光开关制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种光开关，涉及光通信领域，解决了现有光开关消光比低以及对光信号波长较敏感的问题。本实施例通过在两个波导臂上都设置一组微环谐振腔，进而控制波导臂中输出光信号的相为，这样就可以调整该光开关中输出分束器最后输出光信号的状态，实现光开关的功能。本实施例主要用在光通信中直接进行光交换和光路由的设备中，省去了光通信在进行交换路由时的光电转换和电光转换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信领域，尤其涉及光通信中实现光交换的 一种光开关。
技术介绍
目前已经商业应用的光开关有机械式光开关、MEMS (微机械式， Micro-Electro-Mechanical Systems )光开关和波导型热光光开关等，这些光 开关的响应速度一般为毫秒量级，但对光分组交换0BS/0PS技术所需要的光交 换光开关，需要有纳秒量级的开关响应速度。目前响应速度在纳秒两级的光开关 一般利用硅材料载流子的等离子色散效 应实现。原理如下在传输光信号的波导周围注入硅材料，在硅材料上施加一 定的电压会导致硅材料载流子浓度发生变化，从而产生硅材料载流子的等离子 色散效应，这种等离子色散效应将引起硅材料折射率发生变化，进而改变光信 号在波导中传输的等效光程，以达到改变最后从波导中的光信号的相位。上述 硅材料载流子的等离子色散效应具有纳秒以上的响应速度，非常适合用于高速 光开关。按照波导结构和工作原理来划分，现有技术中利用上述硅材料载流子的等 离子色散效应的光开关主要包括Y分叉型和全内反射型的数字型光开关(DOS, Digital Optical Switch)结构，基于MZI (Much - Zahnder，马赫-曾德)干涉 型光开关结构、以及利用微环谐振腔的光开关结构等。其中，Y分叉或全内反射型的数字型光开关需要较大的控制功耗， 一般不适 合大规模光开关阵列的制作。如图1所示，图示出了常规MZI干涉型光开关 构，在1X2分束器输出的两个波导臂中的其中 一个波导臂上设置了相位调制器，相位调制器由硅材料制 成，利用硅材料载流子的等离子色散效应控制输出波导的光信号的相位。当相 位调制器使得光信号产生的相位变化为7T时，两个波导臂输出的光信号将会在2X2分束器的其中一个输出端A产生干涉输出，而另 一个输出端B将不会有光信 号输出；当相位调制器使得光信号产生的相位变化不是7T时，两个波导臂输出 的光信号将会在2X2分束器的其中一个输出端B产生干涉输出，而另一个输出 端A将不会有光信号输出，即可实现光开关的功能。上述MZI干涉型光开关需要两个波导臂中光强分束的具有对称性，但由于 硅材料的载流子色散效应引起硅材料的折射率变化的同时，伴随的吸收光信号 的能量也非常大，造成最后输出的光信号产生较大附加损耗，严重改变MZI干 涉型光开关中两个波导臂中光强的对称性，并且不能4吏得光开关消光比控制在 较小范围内(目前光信号的损耗只能控制在10dB左右)。并且上述MZI干涉型光开关需要严格的TT相位控制。如图2所示，图示出了常规的利用微环谐振腔的光开关结构示意图，从波 导1的入射端输入的光信号，如果该光信号的波长符合谐振条件，在波导1与 微环谐振腔的耦合处耦合到微环谐振腔中传输，并从波导2与微环谐振腔的耦 合处耦合到波导2传输，最后该光信号从波导2的反射端输出；如果该光信号 的波长不符合谐振条件，将直接从波导1的直通端输出，这种控制光信号从不 同端输出的功能就是光开关需要的功能。由于从反射端输出光信号的情况要求光信号的波长符合谐振条件，上述利 用微环谐振腔的光开关结构，对光信号的波长非常敏感，要获得高消光比时， 微环谐振腔的损耗对该光开关中传输的光信号的附加损耗影响较大
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种光开关，该光开关具有较高的消光比，并且对于 光波波长并不会特别每丈感。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案 一种光开关，包括 输入分束器，用于输入光信号； 输出分束器，用于输出光信号；两个波导臂，连接在所述输入分束器和输出分束器之间，用于从输入分束 器向输出分束器传输光信号；两组微环谐振腔，分别与所述两个波导臂耦合，用于分别调整对应波导臂 输出的光信号的相位。本专利技术实施例提供的光开关由于在每个波导臂上都耦合设置了 一组微环谐 振腔，能够调整在波导臂中传输的光信号的相位，使得两个波导臂输出的光信 号具有相位差，实现光开关功能。本实施例中输入分束器输入的光信号在两个 波导臂中传输，所述两个波导臂中的光信号分别耦合到对应的微环谐振腔中， 通过改变，微环谐振腔的折射率，这样就可以改变光信号在微环谐振腔中传输 的等效光程，并最终改变输出光信号的相位。如果上述两组;敞环谐振腔对其对应的波导臂中光信号产生的相位改变刚好为7t的偶数倍和奇数倍的两状态时，对应波导臂输出的光信号的强度相等或分别相等。这样就可以控制从输出分束 器输出的光信号，实现高消光比光开关的功能。由于本实施例采用对两个波导臂同时进行控制，只需要两个波导臂中光信 号的相位相差tt的偶数倍或者兀的奇数倍，并不要求微环谐振腔完全处于谐振 状态，对于不同波长的光信号，可以让微环谐振腔不处于谐振状态，采用不同的调制点，使得波导臂中光信号的相位相差7t的偶数倍或者7t的奇数倍，故而本实施例光开关对于光波波长并不会特别敏感。 附图说明图1为现有技术中常规MZI干涉型光开关结构图2为现有技术中利用微环谐振腔的光开关结构图3为本专利技术实施例1中光开关结构图4为本专利技术实施例2中光开关结构图5为本专利技术实施例2中波导臂输出光信号的响应图6为本专利技术实施例2中p-i-n结注入的波导结构示意图7为本专利技术实施例3中光开关结构图8为本专利技术实施例3中跑道形微环谐振腔示意图9为本专利技术实施例3中椭圓形微环谐振腔示意图10为本专利技术实施例3中微碟形微环谐振腔示意图11为本专利技术实施例3中铜钱形微环谐振腔示意图12为本专利技术实施例3中按照并联连接的微环谐振腔的示意图13为本专利技术实施例3中按照串联连接的微环谐振腔的示意图14为本专利技术实施例3中按照网状连接的微环谐振腔的示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术实施例光开关进行详细描述。实施例1:如图3所示，本实施例提供一种光开关，包括输入分束器31、输出分束 器32、两个波导臂33以及两组微环谐振腔34。该输入分束器31上设有一个输入端和两个输出端， 出分束器32上设有 两个输入端和至少一个输出端，在输入分束器31的两个输出端和输出分束器32的两个输入端之间通过两个波导臂33连接。这样由输入分束器31输入的光信 号通过两个波导臂33传输到输出分束器32，并最终,人输出分束器32的输出端 输出。本实施例中的光开关关键在于在上述两个波导臂33上分别耦合了两组微 环谐振腔34,对在波导臂33中传输的光信号进行相位调整。上述光信号在波导 臂33的传输过程中，会耦合到微环谐振腔34中，调整施加在微环谐振腔34上 的电压可以该微环谐振腔34的折射率，这样就能够改变光信号在微环谐振腔34 中传输的等效光程，当光信号重新由微环谐振腔耦合回对应波导臂33时，其相 位发生了改变，故而本实施例中的微环谐振腔34实现了对波导臂33中光信号 的相位进行调整。如果两组;微环谐振腔34对其对应的波导臂33中光信号都进行相位调整， 并使得两个波导臂33输出的光信号的相位相差为丌的偶数倍或者7T的奇数倍， 这样就可以^使得在输出分束器32将两个具有相位差的光信号耦合起来。当相位 差为Ti的偶数倍时，耦合后的光信号从输出分束器32的一个输出端输出；当相 位差为7T的奇数倍时，耦合后的光信号从输出分束器32的另一个输出端输出， 或者不输出。进一步地，本实施例中的微环谐振腔34采用载流子的等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光开关，其特征在于，包括：　输入分束器，用于输入光信号；　输出分束器，用于输出光信号；　两个波导臂，连接在所述输入分束器和输出分束器之间，用于从输入分束器向输出分束器传输光信号；　两组微环谐振腔，分别与所述两个波 导臂耦合，用于分别调整对应波导臂输出的光信号的相位。

【技术特征摘要】
1、一种光开关，其特征在于，包括输入分束器，用于输入光信号；输出分束器，用于输出光信号；两个波导臂，连接在所述输入分束器和输出分束器之间，用于从输入分束器向输出分束器传输光信号；两组微环谐振腔，分别与所述两个波导臂耦合，用于分别调整对应波导臂输出的光信号的相位。2、 根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述纟效环谐振腔为采用载 流子的等离子色散效应制作的光电调制微环谐振腔。3、 根据权利要求l所述的光开关，其特征在于，所述微环谐振腔通过调整 光信号在微环谐振腔中传输的等效光程，进而调整对应波导臂输出的光信号的 相位。4、 根据权利要求l所述的光开关，其特征在于，所述两个波导臂中的光信号通过微环谐振腔调整相位后，两个波导臂中的光信号的相位相差为TT的偶数倍时，所述两个波导臂输出光信号的强度相等；或者两个波导臂中的光信号的 相位相差为7T的奇数倍时，所述两个波导臂输出光信号的强度相等。5、 根据权利要求l所述的光开关，其特征在于，所述输入分束器为Y分叉 波导、或者由定向耦合器或多模千涉器制成的1X2型分束器。6、 根据权利要求1所述的光开关，其特征在于在所述两个波导臂输出的光信号相位差为Ti的偶数倍时；或者在所述两个波导臂输出的光信号相位差为7T的奇数倍时，所述输出分束器的输出端输出光信号。7、 根据权利要求l所述的光开关，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：江晓清，杨建义，王帆，周海峰，操时宜，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]