[發明專利]多模光路由狀態切換單元及多模光開關

在審

• 申請號: 202310062448.5
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN116027482A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 霍昱潔;劉思薇;付鑫;楊林
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/125;G02B6/293
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種多模光路由狀態切換單元，包括：多模輸入光波導模塊包括第一多模輸入光波導和第二多模輸入光波導，多模波導交叉結構包括相交匯的第一光路和第二光路，多模輸出光波導模塊包括第一多模輸出光波導和第二多模輸出光波導，多模微環光調制結構模塊包括多模相移器和多模微環諧振器，多模相移器包括導光結構和折射率調控結構，折射率調控結構被構造成改變導光結構的折射率，多模微環諧振器的諧振波長與導光結構的折射率相關，多模微環諧振器被構造成響應于諧振波長的改變將第一多模光信號耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，將第二多模光信號耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端。

技術領域

本公開涉及光通信技術領域，更具體地，涉及一種多模光路由狀態切換單元及多模光開關。

背景技術

光互連具有高帶寬、低延時、抗干擾性強等優點，在高性能計算機、數據中心等短距離通信中具有重要應用。模分復用(Mode?Division?Multiplexing，MDM)技術的引入為提高片上光互連通信容量提供了解決方案。

目前，為了使采用MDM技術的片上光互連系統更加靈活，能夠完成光信號交換的多模光開關必不可少。傳統的光開關陣列往往只支持單一模式且無法直接拓展至多模網絡。已有的多模光開關多采用解復用-交換-復用的方式，即將待處理的多模光信號解復用為單模光信號，利用單模光開關交換后再復用為多模光信號，但上述方案增加了片上光通信網絡的復雜度，存在器件尺寸大、損耗大、調節和控制難度大等問題。

發明內容

為解決現有技術中的所述以及其他方面的至少一種技術問題，本公開提供一種多模光路由狀態切換單元及多模光開關，由于多模微環諧振器的諧振波長與多模相移器的導光結構的折射率相關，多模相移器的折射率調控結構被構造成改變導光結構的折射率，從而多模微環諧振器響應于諧振波長的改變將第一多模光信號耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，將第二多模光信號耦合到第一光路的另一端或第二光路的另一端，實現對多個模式的光信號的同時調控。

本公開的實施例的提供了一種多模光路由狀態切換單元，包括：多模輸入光波導模塊，包括：第一多模輸入光波導，用于輸入待處理的第一多模光信號；第二多模輸入光波導，用于輸入待處理的第二多模光信號；多模波導交叉結構，包括相交匯的第一光路和第二光路，上述第一光路的一端與上述第一多模輸入光波導連接，上述第二光路的一端與上述第二多模輸入光波導連接；多模輸出光波導模塊，包括：第一多模輸出光波導，與上述第二光路的另一端連通，以及第二多模輸出光波導，與上述第一光路的另一端連通；多模微環光調制結構模塊，包括：多模相移器，包括：導光結構，以及折射率調控結構，被構造成改變上述導光結構的折射率；多模微環諧振器，諧振波長與上述導光結構的折射率相關，上述多模微環諧振器被構造成響應于諧振波長的改變將上述第一多模光信號耦合到上述第一光路的另一端或上述第二光路的另一端，將上述第二多模光信號耦合到上述第一光路的另一端或上述第二光路的另一端。

根據本公開的一些實施例，上述折射率調控結構利用熱光效應和電光效應改變上述導光結構的折射率。

根據本公開的一些實施例，上述多模波導交叉結構還包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，上述第一端口與上述第一多模輸入光波導連通，上述第三端口與上述第二多模輸入光波導連通，上述第二端口與上述第一多模輸出光波導連通，上述第四端口與上述第二多模輸出光波導連通，其中，上述第一端口和上述第四端口分別連通上述第一光路的兩端，上述第二端口和上述第三端口分別連通上述第二光路的兩端。

根據本公開的一些實施例，上述多模微環光調制結構模塊包括第一多模微環光調制結構和第二多模微環光調制結構，上述第一多模微環光調制結構設置在上述第一端口和上述第二端口之間，上述第二多模微環光調制結構設置在上述第三端口和上述第四端口之間，上述多模相移器設置在遠離上述第一光路和上述第二光路的相交匯處，上述第一端口與上述第一多模微環光調制結構的間距、上述第二端口與上述第一多模微環光調制結構的間距、上述第三端口與上述第二多模微環光調制結構的間距以及上述第四端口與上述第二多模微環光調制結構的間距均相同。