[发明专利]一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器

说明书

本发明公开一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器，包括二氧化硅衬底和在二氧化硅衬底上呈矩阵排列的N×N个光开关单元。每个光开关单元包括开关波导和2个总线波导。开关波导由硅层、下二氧化铪层、氧化铟锡层、上二氧化铪层和金属电极层自上而下叠加而成；2个总线波导均为硅层。开关波导和2个总线波导在二氧化硅衬底的上表面呈相互平行设置；开关波导的硅层和金属电极层同时与正电极相接，开关波导的氧化铟锡层与负电极相接。每2个相邻的光开关单元的相同编号的光端口相连，其中位于第一行、最后一行、第一列和最后一列的光开关单元中悬置的光端口形成路由器的N×N个路由端口。本发明具有尺寸小、功耗低和稳定性好的优势。

技术领域

本发明涉及片上网络技术领域，具体涉及一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器。

背景技术

路由器作为在基于光互连的光片上网络上的关键元素，对整个系统的性能有极大的影响。目前，基于光互连的片上网络的路由器都是基于微环谐振器的路由器。然而，基于微环谐振器的路由器一般需要10μm或更大的环半径，这样会限制路由器的封装工艺密度，使得路由器的尺寸变大。此外，微环谐振器通过加热来实现对路由器进行操作时，微环的谐振波长连续变化，不仅需要较高的功耗来光开关的切换，而且导致一些需要直通的光信号与微环产生谐振，光信号传输产生中断，从而影响整个光互连网络的传输。

发明内容

本发明所要解决的是现有片上网络的路由器存在尺寸大、功耗大和稳定性差的问题，提供一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器，包括二氧化硅衬底和N×N个光开关单元；其中N为大于等于2的正整数；每个光开关单元包括开关波导和2个总线波导；开关波导由硅层、下二氧化铪层、氧化铟锡层、上二氧化铪层和金属电极层自上而下叠加而成；2个总线波导均为硅层；开关波导和2个总线波导均为长条形直波导；开关波导和2个总线波导在二氧化硅衬底的上表面呈相互平行设置，且2个总线波导分别位于开关波导的两侧，2个总线波导与开关波导均存在间隙；开关波导的硅层和金属电极层同时与正电极相接，开关波导的氧化铟锡层与负电极相接；2个总线波导的两端形成光开关单元的4个光端口；N×N个光开关单元在二氧化硅衬底上呈矩阵排列，且每2个相邻的光开关单元之间呈镜像设置；每2个相邻的光开关单元的相同编号的光端口相连，其中位于第一行、最后一行、第一列和最后一列的光开关单元中悬置的光端口形成路由器的N×N个路由端口。

上述方案中，每2个相邻的光开关单元的相同编号的光端口之间通过硅基波导相连。

上述方案中，开关波导的金属电极层为金层。

上述方案中，开关波导和2个总线波导的长度和宽度均相等。

上述方案中，2个总线波导与开关波导的间距相等。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、完全自主设计了用于光片上网络的路由器的结构，将表面等离子激元和活性材料ITO引入到光开关中，并且将其作为路由器之间通信的接口。

2、基于表面等离子激元和活性材料的光开关，使得光开关的尺寸能够达到微纳级别，从而大大缩小了光开关以及路由器的尺寸。

3、光开关仅需通过改变偏置电压来实现切换，这样能够有效降低光开关以及路由器的能耗，保证了切换的稳定性。

4、采用2×2的光开关结构，解决了用于光片上网络中的普通光开关器件不能进行波分复用技术的问题，提高了网络的通信吞吐量，不再受通信距离的限制，传输带宽大。

附图说明

图1为一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器的立体结构示意图。

图2为一种用于片上网络互连的蜂窝状路由器的俯视图。