[發明專利]一種光開關矩陣及其路由控制方法

有效

• 申請號: 201510664480.6
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN105353471B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 羅風光;楊柳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

一種光開關矩陣及其路由控制方法，屬于光電子及光通信元件，解決現有波導光開關矩陣不能實現多播功能，或者具有結構的不對稱性，不能實現雙向無阻塞傳輸并且結構復雜的問題。本發明的N×N光開關矩陣，由N×N個馬赫增德爾干涉儀連接構成，所述馬赫增德爾干涉儀包括第一、第二波導以及前段、后段金屬薄膜；所述N×N光開關矩陣的路由控制方法，由單個MZI計算傳輸矩陣S，根據要求的傳輸路徑，確定S中每個矩陣單元的值，從而確定單個馬赫增德爾干涉儀的控制狀態。本發明的光開關矩陣可以實現光信號的單播、多播或雙向傳輸，減少了結構的復雜性，且具有無阻塞性能；這種光開關矩陣的路由控制方法，僅用一個傳輸矩陣即可計算單播和多播的路由控制信息。

技術領域

本發明屬于光電子及光通信元件，具體涉及一種光開關矩陣及其路由控制方法。

背景技術

隨著光通信系統的快速發展和密集波分復用技術的提出，光開關矩陣成為光通信領域一個至關重要的元件，可以按照要求將一個通道上的光路轉換到另一個光路。因此，光開關矩陣具有解決線路沖突，損壞通道修復和路由交換等功能。現有的光開關矩陣種類有很多，例如微機電光開關、熱光開關、液晶光開關、全息光開關等。因為波導光開關具有無移動部件，穩定度高、傳輸損耗低、集成度高等優點，在構建光開關矩陣時，受到了極大的重視和研究。

現有的波導光開關矩陣有兩種：其一，利用2種類型的馬赫增德爾干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)構建光開關矩陣，但是此種方式結構復雜，并且由于結構的不對稱性，因此只能實現單方向的多播功能；其使用兩種類型的光開關，未能給出一種可以計算交換方式的算法。其二，一些利用同種類型馬赫增德爾干涉儀(MZI)結構或者其它同種類型元件構成的光開關矩陣，其結構只能完成一種相位調制，實現直通或者交叉功能，即實現單播形式，不能完成多播類型。

發明內容

本發明提供一種光開關矩陣，同時提供其路由控制方法，解決現有波導光開關矩陣不能實現多播功能，或者使用多個不同類型的MZI具有結構的不對稱性，不能實現雙向無阻塞傳輸并且結構復雜的問題。

本發明所提供的一種N×N光開關矩陣，由N×N個馬赫增德爾干涉儀通過單模波導連接構成，N≥2，其特征在于：

所述馬赫增德爾干涉儀包括第一波導、第二波導、前段金屬薄膜、后段金屬薄膜，所述第一波導和第二波導平行設置，自前而后依次形成前端3dB耦合器、后端3dB耦合器，所述第一波導位于前端3dB耦合器和后端3dB耦合器之間的部分依次包裹前段金屬薄膜、后段金屬薄膜，構成馬赫增德爾干涉儀；第一波導、第二波導的首端分別作為馬赫增德爾干涉儀的a輸入端、b輸入端，第一波導、第二波導的尾端分別作為馬赫增德爾干涉儀的c輸出端、d輸出端；

前段金屬薄膜、后段金屬薄膜在第一波導上包裹長度相等，厚度相同，因此在施加相同電壓的情況下，前段金屬薄膜、后段金屬薄膜區域引起的光相位的變化一樣；

N×N個馬赫增德爾干涉儀構成N行N列的N×N光開關矩陣，連接方式為：

(1)當N為奇數時，

j≤(N-1)/2時，

j>(N-1)/2時，

(2)當N為偶數時，

j<N/2時，

j＝N/2時，

j>N/2時，