[發明專利]光開關和光交換系統

有效

• 申請號: 201710062729.5
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN108345068B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 涂鑫;李明;邢界江
• 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: 魏雪嬌;毛威

本申請提供了一種光開關和光交換系統，光開關的第一波導相對于襯底不可運動，第二波導相對于襯底不可運動，第三波導為彎曲波導，網狀平板帶動第三波導在電極的驅動下繞著轉動軸相對于襯底轉動；當網狀平板帶動第三波導運動到第一位置時，第三波導與第一波導和第二波導光學解耦，光開關處于直通態；當網狀平板帶動第三波導運動到第二位置時，網狀平板位于與第一波導和第二波導不同的平面內，第三波導分別與第一波導和第二波導在垂直于襯底的平面內光學耦合，光開關處于下載態。本申請的光開關的可動的光波導能夠在垂直于2個固定光波導的平面內與固定光波導耦合，從而控制光開關的狀態，工藝簡單并且可以減小光開關的損耗。

技術領域

本申請涉及光通信領域，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)技術在光通信系統和數據中心系統中的應用，全光交換已經成為能夠滿足日益增長的帶寬需求的一種發展趨勢。在DWDM系統中，不同的光波長承載不同的光信號，在同一條光纖中傳輸，可以實現大容量和低損耗的數據通信。光開關作為實現全光交換系統的關鍵器件，可以具有全光層的路由選擇，波長選擇，光交叉連接，自愈保護等功能。目前已經實現的光開關包括傳統的機械結構光開關、基于微機電系統(MicroElectrical-Mechanical System，MEMS)的光開關、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驅動的微反射鏡結構，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。多個MEMS光開關組成的光交換系統規模可達到1000端口以上。例如，M路輸入光信號進入MEMS光開關組成的光交換系統，經過若干旋轉到不同角度的微反射鏡的反射重新排列順序，從N個輸出端口輸出，實現光交換功能。但是，MEMS光開關的機械振動性和穩定性不好，并且微反射鏡旋轉速度慢，其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。

波導型光開關通常依靠成熟的互補金屬氧化物半導體(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)工藝在絕緣體上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)平臺或磷化銦平臺上制備。硅材料的熱光效應或等離子體色散效應可以使波導型光開關切換速度達到納秒到微秒量級，并且波導型光開關體積小，集成度高，CMOS工藝可以使其實現低成本的量產。但是，光交換系統需要由若干級1×2或者2×2的波導型光開關通過光波導連接形成，光交換系統端口數越大，光開關級數就越多，光交換系統的插入損耗也越大。與MEMS光開關相比，現有的波導型光開關插入損耗、消光比、偏振敏感性、端口數量和控制難度等指標較差，尚未獲得廣泛的商用。

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交換系統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制作工藝簡單并且損耗小。