[發(fā)明專利]光開關和光交換系統

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610620025.0
• 申請日: 2016-08-01
• 公開（公告）號: CN107678096B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 涂鑫
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G02B6/35
• 分類號: G02B6/35
• 代理公司: 11329 北京龍雙利達知識產權代理有限公司
• 代理人: 毛威;肖鸝<國際申請>=<國際公布>=<

本發(fā)明公開了一種光開關和光交換系統，該光開關中第一波導和第二波導均相對于襯底不可移動且位于第一平面內；第一形變波導也位于第一平面內，其第一部分相對于襯底固定，第一部分以外的第二部分通過第一致動器控制可以發(fā)生形變；其中，當第一形變波導處于第一狀態(tài)時，第一形變波導與第一波導和第二波導光學解耦，光開關處于關狀態(tài)；當第一形變波導處于第二狀態(tài)時，第一形變波導與第一波導和第二波導光學耦合，光開關處于開狀態(tài)。本發(fā)明實施例的光開關將第一形變波導的第一部分固定，其余部分利用光波導的韌性進行形變從而改變光開關的狀態(tài)，可以降低致動器負載的重量，并且可以提高光開關的切換速度。

技術領域

本發(fā)明涉及光通信領域，并且更具體地，涉及一種光開關和光交換系統。

背景技術

隨著密集波分復用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技術的發(fā)展,光纖通信鏈路中信息傳輸的速度和容量日益增長，對光通信網絡(例如城域網、數據中心等)中信息交換速度和容量的需求也隨之增長。全光交換系統成為光通信網絡的發(fā)展趨勢。光開關是實現全光交換系統的關鍵器件，它可以實現全光層的路由選擇、波長選擇、光交叉連接、自愈保護等功能。目前的光開關主要包括傳統的機械結構光開關、微電子機械系統(MicroElectrical-Mechanical System，MEMS)光開關、液晶光開關、波導型光開關和半導體光放大器光開關等。

傳統的MEMS光開關通常基于靜電致動的微反射鏡結構，具有插入損耗低、串擾小、消光比高、可擴展性好和控制簡單等優(yōu)點，規(guī)模可達1000端口以上，但由于微反射鏡旋轉速度慢，這類光開關的切換速度通常只能達到毫秒量級，無法滿足未來微秒級開關速度的需求。硅基波導型光開關由于其工藝與成熟的互補金屬氧化物半導體(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)工藝兼容，具有成本低、集成度高等優(yōu)點，易于實現大規(guī)模光開關矩陣。利用硅材料的熱光效應可以使光開關切換速度達到微秒量級，但硅材料的熱光效應較弱，導致折射率變化較小，因此需要嵌入到馬赫增德爾干涉儀(Mach-Zehnderinterferometers，MZI)結構中才能實現1×2或者2×2的光開關。大規(guī)模的光開關矩陣由光開關級聯而成，而MZI結構的光開關在開和關兩個狀態(tài)都有較顯著的損耗，且損耗會隨著光開關矩陣的規(guī)模增大而迅速增長。硅基波導型光開關存在的插入損耗大的問題，限制了其應用。

因此，實現微秒級切換速度、低插入損耗、大端口數和低成本的光開關矩陣是未來發(fā)展全光交換技術的重要部分。

發(fā)明內容

本申請?zhí)峁┮环N光開關和光交換系統，該光開關和光交換系統的切換速度快并且損耗低。

第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N光開關，所述光開關設置于襯底上，所述光開關包括第一波導、第二波導、第一形變波導和第一致動器，所述第一波導相對于所述襯底不可移動，所述第一波導具有第一輸入端口IP1和第一輸出端口OP1；所述第二波導相對于所述襯底不可移動，所述第二波導具有第二輸出端口OP2，所述第一波導和所述第二波導位于第一平面內；所述第一形變波導也位于所述第一平面內，所述第一形變波導的第一部分相對于所述襯底固定，所述第一部分以外的第二部分通過所述第一致動器控制可以發(fā)生形變；其中，當所述第一形變波導處于第一狀態(tài)時，(1)所述第一形變波導與所述第一波導光學解耦，并且所述第一形變波導與所述第二波導光學解耦，(2)IP1與OP1光學導通并且IP1與OP2光學阻斷；當所述第一形變波導處于第二狀態(tài)時，(1)所述第一形變波導與所述第一波導光學耦合，并且所述第一形變波導與所述第二波導光學耦合，(2)IP1與OP1光學阻斷并且IP1與OP2通過所述第一形變波導光學導通；所述第一狀態(tài)為所述第一形變波導的自然狀態(tài)或第一形變狀態(tài)，所述第二狀態(tài)為所述第一形變波導的自然狀態(tài)或第二形變狀態(tài)，并且所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)不同為自然狀態(tài)。

其中，第一形變波導處于第一狀態(tài)時光開關可以稱為關(Through)狀態(tài)，第一形變波導處于第二狀態(tài)時光開關可以稱為開(Drop)狀態(tài)。