[發明專利]一種單片集成的光交叉連接器

在審

• 申請號: 201611240591.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106772792A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張敏明;潘澤鵬;付松年;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 周磊

技術領域

本發明屬于集成光子器件領域，更具體地，涉及一種光交叉連接器。

背景技術

隨著諸如云計算、物聯網、虛擬現實等各種新興技術的應用，將刺激全球的通信需求進一步急速增長，這給未來高速率大容量的光通信系統提出了更大的挑戰。光交叉連接器(OXC)，作為易于操控的多波長路由器件，是實現低功耗高速率通信節點的可靠器件。

目前，光交叉連接器已經受到世界范圍的廣泛研究。主要的實現技術方案，包括微機電系統(MEMS)、半導體光放大器(SOA)、波長路由、壓電陶瓷(PLZT)、光相位陣列等。

基于MEMS的光交叉連接器是目前應用比較廣泛的，但是它的交換時間較長，為毫秒量級。而基于SOA的光交叉連接器，雖然可以實現納秒級的開關速度，但是它的擴展性有限。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種光交叉連接器，該光交叉連接器具有納秒級的開關速率，并且具有充足的擴展性，適用于大容量高速率的光交換系統。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種單片集成的光交叉連接器，其特征在于，包括N個相同結構的M×M周期性陣列波導光柵組成的輸入端和M個相同結構的N×N周期性陣列波導光柵組成的輸出端，并通過直波導、彎曲波導和交叉波導完成輸入端和輸出端的交叉互連，其中，N、M互質并且N、M的值由所需的端口數目決定。

優選地，輸入端的第s個陣列波導光柵的M個輸出端口依次和輸出端的各個陣列波導光柵的第s個輸入端口相連，所有的陣列波導光柵具有相同的信道間隔，并且s≤N。

優選地，包含N×M個波長的入射光從任意一個輸入端的任意一個端口輸入，都可將這些波長分別解復用到輸出端的N×M個輸出端口。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

本光交叉連接器具有納秒級的開關速率，并且具有充足的擴展性，每個交叉節點處的損耗和串擾低，而且可以有效縮小不同路由過程的性能差異，適用于大容量高速率的光交換系統。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明中優選的56×56光交叉連接器的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

參照圖1、圖2，一種單片集成的光交叉連接器，包括N個相同結構的M×M周期性陣列波導光柵組成的輸入端和M個相同結構的N×N周期性陣列波導光柵組成的輸出端，并通過直波導、彎曲波導和交叉波導完成輸入端和輸出端的交叉互連，其中，N、M互質并且N、M的值由所需的端口數目決定。

進一步，輸入端的第s個陣列波導光柵的M個輸出端口依次和輸出端的各個陣列波導光柵的第s個輸入端口相連，所有的陣列波導光柵具有相同的信道間隔，并且s≤N。

進一步，包含N×M個波長的入射光從任意一個輸入端的任意一個端口輸入，都可將這些波長分別解復用到輸出端的N×M個輸出端口。

當N＝7，M＝8時，就可以構成一個56×56光交叉連接器，如圖2所示。輸入端由7個8×8周期性陣列波導光柵構成，輸出端由8個7×7周期性陣列波導光柵構成，交叉互連區域由直波導、彎曲波導和交叉波導構成。整個器件利用標準的硅基制造工藝在單個SOI基片上完成。

具體的交叉互連方式：輸入端的第一個陣列波導光柵的八個輸出端口依次和輸出端的八個陣列波導光柵的第一個輸入端口相連，然后輸入端的第二個陣列波導光柵的八個輸出端口依次和輸出端的八個陣列波導光柵的第二個輸入端口相連，以此類推，最后，輸入端的第七個陣列波導光柵的八個輸出端口依次和輸出端的八個陣列波導光柵的第七個輸入端口相連。