[实用新型]一种基于平面波导的光开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于光纤通信领域的光开关，尤其是一种基于平面波导的光开关。

背景技术

光传送网(OTN)是当前全光网络的发展趋势,光联网的实现将依赖于新一代光开关、波分复用器、光衰减器和光放大器等元器件的进展。新一代器件的特征将是它们在光域性能的提高和多功能的集成。其中光开关是实现光传输路径变换的关键器件，被广泛应用于光层的路由选择、波长选择、光交叉连接器(OXC)、光分插复用器(OADM)、光网络监控、器件测试及自愈保护等方面。

实现光开关的技术方案很多，除了传统的机械式光开关外，还有磁光开关，M-Z型干涉式光开关，热光开关，声光开关，液晶开关，MEMS开关等。不同的实现原理和工艺特点使其在性能指标上各不相同，如插损（IL）、串扰（Crosstalk）、偏振相关度（PDL）、波长相关度（WDL）、温度相关性（TDL）、重复性等等上的差异导致各自应用方式不同。

热光开关利用热光效应对光场的调制可用于制造小型的如1×2光开关。通过集成多个1×2光开关也可组成较大的阵列。干涉式热光开关主要利用M-Z干涉原理，在两个波导臂上镀有金属薄膜加热器形成相位延时器，通过控制加热器实现干涉的相长或相消，达到开关的目的。干涉式热光开关结构紧凑，成本较低，串扰较低，功耗较小，可以与AWG集成在一起组成OADM，从而被广泛应用。但是普通干涉热光开关存在波长敏感性的问题，当传输的带宽比较宽时，不同波长经过这类型光开关产生的相位差不一致，这样导致不是所有波长都在M-Z干涉仪的第二个臂上进行精确的控制开和关，如果波长带宽较宽时，就会出现不同波导分支之间串扰，降低器件的性能。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，本实用新型是提供一种结构紧凑，体积小，便于系统集成，可以解决现有光开关的波长敏感性和温度敏感性问题的一种基于平面波导的光开关。

为实现上述目的，本实用新型采用如下方案，本实用新型包括平面衬底和设置在平面衬底上的M-Z干涉仪，其结构要点在于M-Z干涉仪包括入射波导、3dB耦合器、出射波导和并联在两个3dB耦合器之间的主波导、分支波导，主波导表面设置有金属加热器，主波导包括两种热光色散系数材料组成两个波导分支。

作为本实用新型的进一步改进，主波导的两个波导分支由含两种热光系数的波导材料构成。

实用新型的有益效果

本实用新型采用在一个平面衬底上同时设置入射波导、3dB耦合器、出射波导和并联的主波导、分支波导；结构紧凑，体积小，便于系统集成；由于主波导采用了两种热光色散系数的材料，在主波导加热时，使得不同波长光经过主波导后实现和分支波导保持固定的相位差，从而实现同步进行开关控制所有波长的光的目的，同时解决了波长的敏感性和温度敏感性问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型包括平面衬底110和在平面衬底110上制作干涉仪100，M-Z干涉仪100包括入射波导101，出射波导106、107，2个3dB耦合器102、105，主波导103和分支波导104并联在2个3dB耦合器102、105之间；主波导103的两个波导分支103A、103C是由两种热光系数的波导材料构成，主波导103上面覆盖金属加热器103B。主波导103的两个波导分支103A、103C由含两种热光系数的波导材料构成。平面衬底110为硅片。主波导103和分支波导104的纤芯材料均可从市场上购置。

工作时，入射光通过入射波导101通过第一个3dB耦合器102将光分到主波导103的两个波导分支103A、103C和分支波导104中；主波导103的一个波导分支103A和分支波导104在正常的工作状态下有相同的传输光程，输出光从出射波导106输出；通过对主波导103的加热器103B进行加热，使得波导材料折射率变化，引起两个波导分支103A、103C的相位差发生半波长变化，再经第二个3dB耦合器105进行耦合干涉，使得光最终进入不同的出射波导106、107中；即通过控制主波导103的温度，可实现在出射波端发生不同的干涉效果，即光程差相等时，输出光还是从出射波导106输出；光程差为半波长时，光从输出另一条出射波导107输出，从而解决了温度不敏感性和波长不敏感性问题。