[发明专利]一种光开关矩阵及其路由控制方法

说明书

一种光开关矩阵及其路由控制方法，属于光电子及光通信元件，解决现有波导光开关矩阵不能实现多播功能，或者具有结构的不对称性，不能实现双向无阻塞传输并且结构复杂的问题。本发明的N×N光开关矩阵，由N×N个马赫增德尔干涉仪连接构成，所述马赫增德尔干涉仪包括第一、第二波导以及前段、后段金属薄膜；所述N×N光开关矩阵的路由控制方法，由单个MZI计算传输矩阵S，根据要求的传输路径，确定S中每个矩阵单元的值，从而确定单个马赫增德尔干涉仪的控制状态。本发明的光开关矩阵可以实现光信号的单播、多播或双向传输，减少了结构的复杂性，且具有无阻塞性能；这种光开关矩阵的路由控制方法，仅用一个传输矩阵即可计算单播和多播的路由控制信息。

技术领域

本发明属于光电子及光通信元件，具体涉及一种光开关矩阵及其路由控制方法。

背景技术

随着光通信系统的快速发展和密集波分复用技术的提出，光开关矩阵成为光通信领域一个至关重要的元件，可以按照要求将一个通道上的光路转换到另一个光路。因此，光开关矩阵具有解决线路冲突，损坏通道修复和路由交换等功能。现有的光开关矩阵种类有很多，例如微机电光开关、热光开关、液晶光开关、全息光开关等。因为波导光开关具有无移动部件，稳定度高、传输损耗低、集成度高等优点，在构建光开关矩阵时，受到了极大的重视和研究。

现有的波导光开关矩阵有两种：其一，利用2种类型的马赫增德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)构建光开关矩阵，但是此种方式结构复杂，并且由于结构的不对称性，因此只能实现单方向的多播功能；其使用两种类型的光开关，未能给出一种可以计算交换方式的算法。其二，一些利用同种类型马赫增德尔干涉仪(MZI)结构或者其它同种类型元件构成的光开关矩阵，其结构只能完成一种相位调制，实现直通或者交叉功能，即实现单播形式，不能完成多播类型。

发明内容

本发明提供一种光开关矩阵，同时提供其路由控制方法，解决现有波导光开关矩阵不能实现多播功能，或者使用多个不同类型的MZI具有结构的不对称性，不能实现双向无阻塞传输并且结构复杂的问题。

本发明所提供的一种N×N光开关矩阵，由N×N个马赫增德尔干涉仪通过单模波导连接构成，N≥2，其特征在于：

所述马赫增德尔干涉仪包括第一波导、第二波导、前段金属薄膜、后段金属薄膜，所述第一波导和第二波导平行设置，自前而后依次形成前端3dB耦合器、后端3dB耦合器，所述第一波导位于前端3dB耦合器和后端3dB耦合器之间的部分依次包裹前段金属薄膜、后段金属薄膜，构成马赫增德尔干涉仪；第一波导、第二波导的首端分别作为马赫增德尔干涉仪的a输入端、b输入端，第一波导、第二波导的尾端分别作为马赫增德尔干涉仪的c输出端、d输出端；

前段金属薄膜、后段金属薄膜在第一波导上包裹长度相等，厚度相同，因此在施加相同电压的情况下，前段金属薄膜、后段金属薄膜区域引起的光相位的变化一样；

N×N个马赫增德尔干涉仪构成N行N列的N×N光开关矩阵，连接方式为：

(1)当N为奇数时，

j≤(N-1)/2时，

j>(N-1)/2时，

(2)当N为偶数时，

j<N/2时，

j＝N/2时，

j>N/2时，