[发明专利]M×N多播传送光开关

说明书

本公开提供了一种M×N多播传送光开关，包括：光分路器阵列，用于将输入的光信号均匀分光；光开关阵列，用于控制光信号的输出；以及衬底；其中，光分路器阵列和光开关阵列集成在衬底上，二者采用不同的波导材料制作而成，且光分路器阵列的波导芯层与波导包层之间的相对折射率差小于光开关阵列的波导芯层与波导包层之间的相对折射率差；M、N均为正整数。本公开通过低折射率差的光分路器阵列与高折射率差的光开关阵列的集成，降低了器件损耗，得到功耗低、响应速度快，尺寸紧凑的M×N多播传送光开关。

技术领域

本公开属于全光网光交换技术领域，具体涉及一种M×N多播传送光开关。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，万物互联已经成为新时代发展的必然趋势。由于传统宽带网络面临高带宽时高成本、缺乏灵活性等较多新挑战，为适应未来爆炸式增长、动态变化的的光通信业务需求，全光网络成为大连接时代的大势所趋。全光网的关键就是实现全光节点，而全光节点特征包括三个：全光，消除了电节点带来的容量限制和光电转换成本；三无，即无色、无方向、无冲突，具备三无的波长交换和汇聚节点，具有很高的灵活性；灵活格栅，根据实际业务带宽灵活分配信号谱宽，最终形成一个灵活适应不同传输距离和容量的可编程光网。而如何实现未来快速、动态变化的全光交换和大量数据传输业务，关键技术是如何实现波长无关、方向无关，无冲突，并且支持灵活频谱宽度的ROADM(ReconfigurableOptical Add-Drop Multiplexer，可重构光分插复用器)系统。

随着平面光波导技术的发展，基于硅工艺的平面光波导(Planar LightwaveCircuit，PLC)技术开始被广泛应用于ROADM系统，基于PLC技术的阵列波导光栅(ArrayWaveguide Grate，AWG)、分光器、可调光衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)以及光开关等多种器件已经实现。为了实现波长无关、方向无关、无冲突、灵活频谱宽度的ROADM系统，目前多采用将分路器、光开关等器件通过光纤阵列耦合在一起，实现混合集成。但是，基于此种方法，光分路器的低损耗与光开关的高响应速度不能同时实现，降低了器件的光学性能，不能充分发挥各自的优势，并且混合集成时需要大量的光纤接头，尺寸较大，无法实现和其它器件的集成。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种M×N多播传送光开关，通过低折射率差的光分路器阵列与高折射率差的光开关阵列的集成，降低了器件损耗，得到功耗低、响应速度快，尺寸紧凑的多播传送光开关。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种M×N多播传送光开关，包括：光分路器阵列，用于将输入的光信号均匀分光；光开关阵列，用于控制光信号的输出；以及衬底；其中，所述光分路器阵列和光开关阵列集成在所述衬底上，二者采用不同的波导材料制作而成，且所述光分路器阵列的波导芯层与波导包层之间的相对折射率差小于所述光开关阵列的波导芯层与波导包层之间的相对折射率差；M、N均为正整数。

在本公开的一些实施例中，还包括：光互连结构，与所述光分路器阵列相连，用于传输光分路器阵列输出的光信号；以及模斑转换结构，与所述光互连结构相连，用于将光互连结构输出的光场转换为与所述光开关阵列相匹配的光场。

在本公开的一些实施例中，所述光互连结构的波导材料与光分路器阵列的波导材料相同，且所述光分路器阵列的波导芯层与波导包层之间的相对折射率差小于10％；所述模斑转换结构的波导材料与所述光开关阵列的波导材料相同，所述光开关阵列的波导芯层与波导包层之间的相对折射率差大于10％。

在本公开的一些实施例中，所述光分路器阵列的波导材料为二氧化硅或磷化铟；所述光开关阵列的波导材料为硅或氮化硅。

在本公开的一些实施例中，所述光分路器阵列包括M个1×N光分路器，所述1×N光分路器包括N-1个级联的Y分支波导。