[發明專利]光開關和光交換系統

有效

• 申請號: 201610620116.4
• 申請日: 2016-08-01
• 公開（公告）號: CN107678097B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 邢界江;涂鑫;李明
• 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: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 毛威;肖鸝

本發明公開了一種光開關和光交換系統，該光開關包括第一波導、第二波導和可動波導，第一波導和第二波導相對于襯底不可移動，均位于第一平面內，且存在光學耦合關系；可動波導相對于襯底可以移動，可以與第一波導的第一輸入部或第一輸出部光學耦合；當可動波導處于第一位置時，與第一波導光學解耦，光開關處于關狀態；當可動波導處于第二位置時，與第一輸入部或第一輸出部光學耦合，光開關處于開狀態。本發明實施例的光開關通過改變可動波導的位置改變光信號的傳輸方向，不存在交叉的光波導，從而不會因為交叉引入損耗，并且在關狀態下光信號不需經過耦合器，在開狀態時光信號只需經過一個耦合器，又進一步減小了損耗。

技術領域

本發明涉及光通信領域，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?；陟o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點，規?？蛇_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、集成度高等優點，易于實現大規模光開關矩陣。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都有較顯著的損耗，且損耗會隨著光開關矩陣的規模增大而迅速增長。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展全光交換技術的重要部分。

發明內容

本申請提供一種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，本申請提供了一種光開關，所述光開關設置于襯底上，所述光開關包括第一波導、第二波導和可動波導，所述第一波導相對于所述襯底不可移動，所述第一波導包括第一輸入部和第一輸出部，所述第一波導的第一輸入端口IP1位于所述第一輸入部的一端，所述第一波導的第一輸出端口OP1位于所述第一輸出部的一端，所述第一輸入部的另一端與所述第一輸出部的另一端相連接；所述第二波導相對于所述襯底不可移動，所述第二波導包括第二輸入部和第二輸出部，所述第二波導的第二輸入端口IP2位于所述第二輸入部的一端，所述第二波導的第二輸出端口OP2位于所述第二輸出部的一端，所述第二輸入部的另一端與所述第二輸出部的另一端相連接，所述第一波導和所述第二波導均位于第一平面內，所述第一波導和所述第二波導存在光學耦合關系；所述可動波導相對于所述襯底可以移動；其中，當所述可動波導處于第一位置時，(1)所述可動波導與所述第一波導光學解耦，(2)IP1與OP2光學導通，IP2與OP1光學導通，并且IP1與OP1光學阻斷，IP2與OP2光學阻斷；當所述可動波導處于第二位置時，(1)所述可動波導與所述第一輸入部或所述第一輸出部光學耦合，(2)IP1與OP1光學導通，IP2與OP2光學導通，并且IP1與OP2光學阻斷，IP2與OP1光學阻斷。