[發明專利]全交換多模信號光開關架構

有效

• 申請號: 201810545109.1
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108828720B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 楊林;賈浩;周挺;張磊;丁建峰;付鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/35;H04Q11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本公開提供一種全交換多模信號光開關架構，包括：M個多模信號輸入單元，M≥2；M個多模信號輸出單元；以及光開關，一側與多模信號輸入單元耦接，另一側與多模信號輸出單元耦接，用于將經過多模信號輸入單元處理后的多個并行輸入的單模信號進行交換處理，并將交換處理后的多個單模信號輸入多模信號輸出單元再轉換為多模信號，可以實現一種模式數量可擴展、支持多路多模輸入，并且支持鏈路間模式交換，鏈路內模式交換和鏈路交換的光開關架構，以緩解現有技術中光網絡通信帶寬受光開關信道單一影響而帶寬受限的問題。

技術領域

本公開涉及光互聯與集成光學技術領域，尤其涉及一種可完成鏈路間模式交換，鏈路內模式交換和鏈路交換的全交換多模信號光開關架構。

背景技術

隨著高速調制器件和多核處理器并行通信的發展，通信容量的需求不斷提升，光通信技術在高速、大容量通信環境(例如數據中心、超級計算機等)中的大量應用，使通信系統對于光鏈路的傳輸容量要求越來越高。為了滿足用戶對于網絡帶寬日益增長的需求，各大互聯網、通訊等行業的公司正在不斷建造超大規模數據中心，多模復用技術允許利用統一物理載體中并行傳輸多個正交的信息通道，因而在進一步的增大通信容量的應用中有很好的應用前景，然而傳統的片上光網絡通常只支持單通信信道或者波分復用的信道，通信容量相對受到限制。光開關等信號處理單元是光網絡的重要組成單元，通過不同器件的級聯和不同拓撲結構的組合來實現不同節點之間鏈路路徑的切換功能，因此要提高光網絡的通信帶寬，很重要的一點在于提高光開關的通信帶寬。

公開內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種全交換多模信號光開關架構，以緩解現有技術中光網絡通信帶寬受光開關信道單一影響而帶寬受限的問題。

(二)技術方案

本公開提供了一種全交換多模信號光開關架構，包括：M個多模信號輸入單元，M≥2；M個多模信號輸出單元；以及光開關，一側與多模信號輸入單元耦接，另一側與多模信號輸出單元耦接，用于將經過多模信號輸入單元處理后的多個并行輸入的單模信號進行交換處理，并將交換處理后的多個單模信號輸入多模信號輸出單元再轉換為多模信號。

在本公開實施例中，所述多模信號輸入單元包括：多模輸入波導，用于傳輸多模信號；模式解復用器，用于將多模輸入波導輸入的多模信號解復用為多個單模信號；以及N個單模輸入波導，N≥2，用于傳輸模式解復用器所解復用后的單模信號。

在本公開實施例中，所述多模信號輸出單元包括：N個單模輸出波導，用于傳輸經光開關交換處理后的單模信號；模式復用器，用于將單模輸出波導輸入的多個單模信號復用為多模信號；以及多模輸出波導，用于輸出經過模式復用器復用后的多模信號。

在本公開實施例中，所述光開關為完全無阻塞且支持單模信號輸入輸出的光開關。

在本公開實施例中，所述光開關的路由狀態切換方式包括：熱光效應切換或等離子色散效應切換。

在本公開實施例中，所述光開關架構所支持的單組多模信號最大模式數為N，即與單模輸入波導或單模輸出波導的數目相同。

在本公開實施例中，所述光開關架構所支持所支持的單組多模信號的模式數為P，2≤P≤N。

在本公開實施例中，所述單模信號為波導中的基模模式信號。

在本公開實施例中，所述光開關由馬克-增德爾干涉器或微環諧振器等器件按照Spanke-Benes、Benes或tri-angle network的拓撲方式級聯構成。

在本公開實施例中，所述多模信號輸入單元，光開關，多模信號輸出單元以及之間連接的單模波導均在絕緣體上的硅上制作，用于實現單片集成。

(三)有益效果