[发明专利]波长选择性光开关

说明书

提出了一种波长选择性光开关，包括偏振分束单元和波长选择单元，波长选择单元包括：偏振分束单元，用于将输入光束分成第一偏振光束和第二偏振光束，并将第一偏振光束传输至第一组微环谐振器的输入端，将第二偏振光束传输至第二组微环谐振器的输入端；第一组微环谐振器，用于将第一偏振光束中的第一目标光束耦合至第一组微环谐振器中，并将第一目标光束输出至偏振合束单元；第二组微环谐振器，用于将第二偏振光束中的第二目标光束耦合至第二组微环谐振器中，并将第二目标光束输出至偏振合束单元；偏振合束单元，用于对第一目标光束和第二目标光束进行合束。这样，第一偏振光束与第二偏振光束的偏振态转换次数相同，能够降低偏振相关损耗。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及通信领域中的波长选择性光开关。

背景技术

随着密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简称“DWDM”)技术在光纤通信系统和数据中心系统中的应用，全光交换已经成为一种满足日益增长的带宽的趋势。在密集波分复用系统中，每个不同的光波长承载一路不同的光信号，不同波长的光信号在同一条光纤中传输，实现了大容量和低损耗的数据通信。光开关是实现全光交换系统的关键器件，它可以实现全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接、自愈保护等功能等。目前已经实现的光开关包括传统的机械结构光开关、基于微光机电系统开关、液晶光开关、波导型光开关和半导体光放大器光开关。其中波导型光开关通常依靠成熟的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称“CMOS”)工艺在绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，简称“SOI”)平台或磷化铟(Indium Phosphide，简称“InP”)平台上制备，利用硅材料的热光效应或等离子体色散效应可以使切换速度达到纳秒到微秒量级，且体积小，集成度高，并且与CMOS工艺兼容，因此可实现低成本的量产。波导型微环谐振器是一种对波长具有敏感的选择性导通的器件，它具有结构紧凑、集成度高、功耗低、设计简单等优点，可用于实现滤波、复用、解复用、路由、波长变换、光调制、光交换等功能。当波分复用的光信号通过微环谐振器时，如果光信号的波长符合微环谐振器的谐振波长，此光信号将会被耦合到微环谐振器中产生共振，从而实现指定波长的光信号的路由功能。与级联马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder-interferomete，简称“MZI”)型硅基光开关矩阵相比，由微环谐振器组成的光开关阵列拓扑结构简单，级数少，并具有波长选择性，因此穿通波长的光信号不会受微环谐振器的耦合影响，直通的插损很低。尤其是在城域光网络的城域汇聚环中，微环谐振器型的光开关同时具备滤波和上下载信号的功能，使交换节点设备简单高效。

然而现有的微环谐振器通常只能支持单偏振态的信号光上传和下载，这是因为微环谐振器的谐振波长对波导的有效折射率和结构尺寸十分敏感。通常来讲，波导的TE模式和TM模式的有效折射率不相同，导致TE模式和TM模式的谐振波长也不相同，因此微环谐振器无法处理偏振复用的光信号。即使采用一些横截面为正方形或者脊形的特殊设计的波导结构，使波导的TE模式和TM模式的有效折射率或者群折射率相等，工艺误差造成的波长结构尺寸的改变也会导致TE模式和TM模式的谐振波长不相同。这将限制了微环谐振器在城域光网络中的应用场景。如何设计一种偏振相关损耗低的微环谐振器光开关，是城域光网络中汇聚环光交换节点的关键技术之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种波长选择性光开关，能够在偏振无关的光信号的选择过程中，降低偏振相关损耗。

第一方面，本发明实施例提供了一种波长选择性光开关，包括偏振分束单元和波长选择单元，所述波长选择单元包括两组微环谐振器和偏振合束单元，

所述偏振分束单元，用于将输入光束分成第一偏振光束和第二偏振光束，并将所述第一偏振光束传输至所述两组微环谐振器中的第一组微环谐振器的输入端，将所述第二偏振光束传输至所述两组微环谐振器中的第二组微环谐振器的输入端；