[发明专利]基于微环谐振器的低损耗低串扰四端口无阻塞光学路由器

说明书

技术领域

本发明涉及到片上光互连网络系统中节点互连技术领域，特别是指一种基于微环谐振器的低损耗低串扰四端口无阻塞光学路由器。

背景技术

硅基波导的芯层硅和包层二氧化硅具有较高的折射率差，使得硅基波导能够将光场限制在亚微米量级，相对于传统的铌酸锂体系，基于硅基波导的器件具有较小的尺寸，加之其与传统的CMOS工艺相兼容，将硅基光子器件与电子器件混合集成到同一芯片上完成复杂的功能近年来成为人们研究的热点。目前已经有很多的硅基光子器件，如调制器，滤波器，可重构差分复用器，逻辑器件等。

微环谐振器的结构在1969年被Marcatili提出，限于当时的制造工艺，一直没有被人们所关注。直到近几十年，随着半导体工艺的不断发展，人们又重新对微环谐振器进行了深入而广泛的研究，基于微环谐振器特别是硅基微环谐振器的器件如雨后春笋般的出现，像高速调制器，高速光开关，滤波器等等。

当今的处理器正朝着多核心的方向发展，然而，随着处理器核心数量的不断增加，主频不断升高，核与核之间通信需要的带宽也不断增加。传统的电学互连功耗高，延时高，信号失真大，带宽受限，已经不能适应这种发展趋势，采用片上光互连网络的方案有望能够很好的解决这个问题。路由器是构建网络的核心器件，目前片上光学路由器有基于波长选择的波长路由器，基于光开关动态配置的路由器，前者的扩展性较差，波长数与通信的节点数成正比，需要的光源多，系统复杂，而基于光开关的光学路由器具有较好的扩展性。本发明正是利用微环谐振器的开关特性，经过合理的拓扑设计，实现了4端口的无阻塞光学路由器。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于微环谐振器的低损耗低串扰四端口无阻塞光学路由器，可以实现片上光互连网络中节点处4个双向端口的无阻塞的自由切换。同时经过拓扑设计，降低了链路的平均损耗和串扰，使得该光学路由器具有更好的扩展性。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于微环谐振器的低损耗低串扰四端口无阻塞光学路由器，包括：

一第一和第二直通光波导；

一第一和第二输入光波导；

一第一和第二输出光波导；

一第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九微环谐振器；

其中该第一输出光波导与第一输入光波导之间通过第一微环谐振器耦合；该第一输入光波导与第二输出光波导之间通过第二微环谐振器耦合；该第二输出光波导与第二输入光波导之间通过第三微环谐振器耦合；该第二输入光波导与第一输出光波导之间通过第四微环谐振器耦合；该第一直通光波导与第一输出光波导之间通过第五微环谐振器耦合；该第一直通光波导与第一输入光波导之间通过第六微环谐振器耦合；该第二直通光波导与第二输出光波导之间通过第七微环谐振器耦合；该第二直通光波导与第二输入光波导之间通过第八微环谐振器耦合；该第一直通光波导与第二直通光波导之间通过第九微环谐振器耦合；

该第二直通光波导的一端为第一输入端，另一端为第二输出端；

该第二输出光波导的一端为第三输出端；

该第二输入光波导的一端为第四输入端；

该第一输出光波导的一端为第一输出端；

该第一直通光波导的一端为第三输入端，另一端为第四输出端；

该第一输入光波导的一端为第二输入端。

从技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的基于微环谐振器的的4端口无阻塞光学路由器，利用微环谐振器只对特定波长谐振的特性，通过微环谐振器谐振波长的组合，完成了4个端口之间的无阻塞通信。

特别的，由于减少了直通波导的数目，并且全部使用平行环结构，使得在同规模同类路由器中，该结构的交叉数是最小的，从而减少了损耗和串扰，使得器件的扩展性增强。

特别的，利用此4端口无阻塞片上光学路由器，能够构建片上光互连网络，从而实现片上光子信息高速传输和交换。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中：

图1a是微环谐振器处于谐振状态的示意图；

图1b是微环谐振器处于非谐振状态的示意图；

图2是基于微环谐振器的4端口无阻塞光学路由器的结构示意图；

图3是基于微环谐振器的4端口无阻塞光学路由器的工作状态实例。

具体实施方式

请参阅图2所示，本发明提供一种基于微环谐振器的低损耗低串扰四端口无阻塞光学路由器，包括：