[發明專利]多模干涉馬赫-曾德爾型雙控全光開關

在審

• 申請號: 201310535212.5
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103631035A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 曾國榮;王鵬;王正嶺;邱鳳仙
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種全光開關，尤其涉及一種多模干涉馬赫-曾德爾型雙控全光開關。

背景技術

全光開關是光子技術領域的關鍵器件之一，主要優點是他們避免了光-電和電-光的轉換，也是高速全光通信網絡的一個重要器件。研究全光開關主要從三個方面提高其性能：一是設計出新的器件結構，二是采用載流子超快馳豫的新材料，三是利用半導體量子阱材料的特殊性質來發展超高速光開關。本發明則是從器件的結構方面實現雙控全光開關功能。多模干涉器件（MMI）和馬赫-增德爾干涉（MZI）型裝置是雙控全光開關的主要部分。多模干涉自成像是多模波導的一種性質，即輸入場的橫向分布在沿著波導的傳播方向會周期性重現一個或多個像。1972年，Marcuse發現在漸變折射率波導中可以周期性地產生物體的實像；1973年，Bryngdahl提出了均勻折射率多模平板波導也可以得到自映像；1994年，Bachmann給出了多模干涉器件成像的特性；1995年，Soldano?L?B等人在J.Lightwave?Technol上提出在集成光學中有廣泛用途的多模干涉（Multimode?Interference,MMI）；2004年，Zhao?Yiping等人在美國專利和商標局的專利數據庫（USPTO）中報道了一種碳納米管聚合物復合材料的超快全光開關；2005年，Chen?Yuanyuan等人在Chinese?Physics?Letters中提出了一個基于絕緣硅的快速響應MMI-MZ熱光開關；2011年，Bahrami等人在Optik中提出了基于MZ-MMI非線性耦合型全光開關。這些光開關都是運用載流子注入效應、熱光、電光來改變波導材料的折射率，其結構和制作工藝較為復雜，響應時間也在納秒量級。

中國專利申請號：201210372474.X，公開日：2013年1月16日，公開了一份名稱為多模干涉馬赫-曾德爾全光開關的專利文件。其包括第一輸入波導端口、第二輸入波導端口、第一輸出波導端口、第二輸出波導端口、控制光波導端口、控制光輸出端口、第一多模波導、馬赫-曾德爾干涉臂、第二多模波導，第一輸入波導端口、第二輸入波導端口都連接在第一多模波導的一端，第一多模波導的另一端通過馬赫-曾德爾干涉臂與第二多模波導的一端連接，第一輸出波導端口、第二輸出波導端口、控制光輸出端口都連接在第二多模波導的另一端，控制光波導端口與馬赫-曾德爾干涉臂連接。該發明多模干涉馬赫-曾德爾全光開關的結構簡單緊湊，制作成本低。但是該發明僅僅由單束控制光加在馬赫—曾德爾干涉儀的一個臂上，實現全光開關的功能，無法滿足一些特殊的需要。類似于樓梯口的照明燈，用普通開關就無法實現樓上樓下都可以控制，必須用雙控開關。

發明內容

1、要解決的問題

針對現有單控全光開關在一些特殊場合，如樓梯口照明，則無法實現樓上樓下的靈活應用的問題，本發明提供了一種多模干涉馬赫-曾德爾型雙控全光開關，其引入兩路控制光，兩控制光都可控制兩個輸出端口的輸出，使其在直通和交叉態之間自由選擇。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

多模干涉馬赫-曾德爾型雙控全光開關，包括第一輸入波導端口、第二輸入波導端口、第一輸出波導端口、第二輸出波導端口、第一多模干涉區、第二多模干涉區以及馬赫-曾德爾干涉臂，還包括第一控制光波導端口、第二控制光波導端口、第一濾波器以及第二濾波器，所述的第一控制光波導端口、第二控制光波導端口均與馬赫-曾德爾干涉臂相連；所述的第一多模干涉區、第二多模干涉區內均設有多模干涉耦合器；所述的第一濾波器、第二濾波器分別位于第一輸出波導端口、第二輸出波導端口上。

優選地，所述的馬赫-曾德爾干涉臂與第一多模干涉區、第二多模干涉區的連接處、第一輸出波導端口、第二輸出波導端口與第二多模干涉區的連接處均為錐型結構。

更優選地，所述的錐型結構的錐型角的取值在多模波導的二重像輸出端發生平移的容差范圍內。

優選地，所述的第一濾波器、第二濾波器的類型均為帶通濾波器。

優選地，所述的第一多模干涉區、第二多模干涉區的長度相等，且長度范圍為890μm-900μm。

3、有益效果

相比于現有技術，本發明的有益效果為：