[发明专利]一种基于马赫泽德干涉仪结构的偏振不敏感光开关

说明书

本发明公开了一种基于马赫泽德干涉仪结构的偏振不敏感光开关。本发明是具有TE或TM偏振的激光器光源信号通过I₁或I₂端口输入，经过3dB功分器将功率等分到马赫泽德干涉仪结构的两个路径，这两个路径上都存在一个偏振旋转器，通过偏振旋转器将光信号的偏振转化成与之垂直的偏振态，其中一个路径上的相位调制器可以控制相位差，而后两个路径的光场在合束器上进行干涉输出。通过控制两个路径的相位差，可以选择O₁或O₂任一端口输出光信号。本发明提出的一种基于马赫泽德干涉仪结构的偏振不敏感光开关是以片上光波导结构为基础，具有易于规模集成、成本低、能耗低等特点，能够满足高速、大容量光通信网络的应用需求。

技术领域

本发明属于光电子器件领域，具体涉及一种基于马赫泽德干涉仪结构的偏振不敏感光开关。

背景技术

随着高速率、大容量的光通信网络和数据中心的迅猛发展，大规模光传送网络的需求日益增长，其中光开关是光交换网络的基础和关键器件之一，光开关可对光传送路线进行路由选择，在空间上实现数据复用，也可实现对光网络的保护倒换等，增加了光通信链路的灵活性、可重构性。

CMOS工艺兼容的片上光波导可集成激光器和探测器，形成从光源到探测的一体化芯片，同时支持规模集成，推动了系统的小型化发展。基于片上光波导的光开关具有易于大规模集成、功耗低、成本低等特点，具有很大的应用前景。基于马赫泽德干涉仪结构的光开关具有带宽大、消光比高、结构紧凑等特点，同时光通信链路具有偏振不敏感的要求，实现偏振不敏感的片上光开关具有非常重要的意义和实用价值。因此，基于光波导技术的马赫泽德干涉仪结构光开关具有较大的市场潜力。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于马赫泽德干涉仪结构的偏振不敏感光开关。本发明采用的是马赫泽德干涉仪结构实现光路由开关，并且采用偏振旋转器实现偏振不敏感输出，结合片上光波导易于集成、能耗低、成本低等优势，实现片上光开关的功能。

一种基于马赫泽德干涉仪结构的偏振不敏感光开关，包括输入端口(1)、3dB功分器(2)、偏振旋转器(3)、相位调制器(4)、合束器(5)、输出端口(6)；激光器输入光源具有TE或TM偏振的激光器光源信号通过I₁或I₂输入端口(1)输入，经过3dB功分器(2)将功率等分到马赫泽德干涉仪的两个路径，这两个路径上都存在一个偏振旋转器(3)，通过偏振旋转器将光信号的偏振转化成与之垂直的偏振态，且其中一条路径上还设置有两个相位调制器(4)，两个相位调制器(4)分别设置在偏振旋转器(3)的输入和输出端,该路径上的相位调制器(4)能够控制相位差；之后两个路径的光场在合束器(5)上进行干涉输出,通过控制两个路径的相位差，可以选择O₁或O₂任一输出端口(6)输出光信号。

所述的输入口(1)连接激光器光源，光源可具有片上集成的特点，其后连接3dB功分器(2)。

所述3dB功分器(2)，具有偏振不敏感的性能，能够将输入光等分至两个路径，路径上存在偏振旋转器(3)和相位调制器(4)。

所述的偏振旋转器(3)能够将输入线偏振光旋转至与之垂直的线偏振光，并且两个路径上都存在此偏振旋转器(3)，偏振旋转后的光场在合束器(5)中干涉，可以实现输出光谱的偏振不敏感。

所述马赫泽德干涉仪的其中一个路径上放置两个相位调制器(4)，所述的相位调制器(4)在偏振旋转器(3)的输入输出端均有放置,此路径上的相位变化的表达式如下：