[go: up one dir, main page]

CN106772792A - 一种单片集成的光交叉连接器 - Google Patents

一种单片集成的光交叉连接器 Download PDF

Info

Publication number
CN106772792A
CN106772792A CN201611240591.5A CN201611240591A CN106772792A CN 106772792 A CN106772792 A CN 106772792A CN 201611240591 A CN201611240591 A CN 201611240591A CN 106772792 A CN106772792 A CN 106772792A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cross
input
output end
optical cross
arrayed waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611240591.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张敏明
潘泽鹏
付松年
刘德明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201611240591.5A priority Critical patent/CN106772792A/zh
Publication of CN106772792A publication Critical patent/CN106772792A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Abstract

本发明属于集成光子器件领域，并公开了一种单片集成的光交叉连接器，其特征在于，包括N个相同结构的M×M周期性阵列波导光栅组成的输入端和M个相同结构的N×N周期性阵列波导光栅组成的输出端，并通过直波导、弯曲波导和交叉波导完成输入端和输出端的交叉互连，其中，N、M互质并且N、M的值由所需的端口数目决定。本光交叉连接器具有纳秒级的开关速率，并且具有充足的扩展性，每个交叉节点处的损耗和串扰低，而且可以有效缩小不同路由过程的性能差异，适用于大容量高速率的光交换系统。

Description

一种单片集成的光交叉连接器
技术领域
本发明属于集成光子器件领域，更具体地，涉及一种光交叉连接器。
背景技术
随着诸如云计算、物联网、虚拟现实等各种新兴技术的应用，将刺激全球的通信需求进一步急速增长，这给未来高速率大容量的光通信系统提出了更大的挑战。光交叉连接器(OXC)，作为易于操控的多波长路由器件，是实现低功耗高速率通信节点的可靠器件。
目前，光交叉连接器已经受到世界范围的广泛研究。主要的实现技术方案，包括微机电系统(MEMS)、半导体光放大器(SOA)、波长路由、压电陶瓷(PLZT)、光相位阵列等。
基于MEMS的光交叉连接器是目前应用比较广泛的，但是它的交换时间较长，为毫秒量级。而基于SOA的光交叉连接器，虽然可以实现纳秒级的开关速度，但是它的扩展性有限。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光交叉连接器，该光交叉连接器具有纳秒级的开关速率，并且具有充足的扩展性，适用于大容量高速率的光交换系统。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种单片集成的光交叉连接器，其特征在于，包括N个相同结构的M×M周期性阵列波导光栅组成的输入端和M个相同结构的N×N周期性阵列波导光栅组成的输出端，并通过直波导、弯曲波导和交叉波导完成输入端和输出端的交叉互连，其中，N、M互质并且N、M的值由所需的端口数目决定。
优选地，输入端的第s个阵列波导光栅的M个输出端口依次和输出端的各个阵列波导光栅的第s个输入端口相连，所有的阵列波导光栅具有相同的信道间隔，并且s≤N。
优选地，包含N×M个波长的入射光从任意一个输入端的任意一个端口输入，都可将这些波长分别解复用到输出端的N×M个输出端口。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本光交叉连接器具有纳秒级的开关速率，并且具有充足的扩展性，每个交叉节点处的损耗和串扰低，而且可以有效缩小不同路由过程的性能差异，适用于大容量高速率的光交换系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中优选的56×56光交叉连接器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1、图2，一种单片集成的光交叉连接器，包括N个相同结构的M×M周期性阵列波导光栅组成的输入端和M个相同结构的N×N周期性阵列波导光栅组成的输出端，并通过直波导、弯曲波导和交叉波导完成输入端和输出端的交叉互连，其中，N、M互质并且N、M的值由所需的端口数目决定。
进一步，输入端的第s个阵列波导光栅的M个输出端口依次和输出端的各个阵列波导光栅的第s个输入端口相连，所有的阵列波导光栅具有相同的信道间隔，并且s≤N。
进一步，包含N×M个波长的入射光从任意一个输入端的任意一个端口输入，都可将这些波长分别解复用到输出端的N×M个输出端口。
当N＝7，M＝8时，就可以构成一个56×56光交叉连接器，如图2所示。输入端由7个8×8周期性阵列波导光栅构成，输出端由8个7×7周期性阵列波导光栅构成，交叉互连区域由直波导、弯曲波导和交叉波导构成。整个器件利用标准的硅基制造工艺在单个SOI基片上完成。
具体的交叉互连方式：输入端的第一个阵列波导光栅的八个输出端口依次和输出端的八个阵列波导光栅的第一个输入端口相连，然后输入端的第二个阵列波导光栅的八个输出端口依次和输出端的八个阵列波导光栅的第二个输入端口相连，以此类推，最后，输入端的第七个阵列波导光栅的八个输出端口依次和输出端的八个阵列波导光栅的第七个输入端口相连。
各阵列波导光栅的输入输出波导，以及用于交叉互连的直波导、弯曲波导的宽度可以取硅波导宽度典型值450nm。7×7和8×8阵列波导光栅的信道间隔均取为400GHz(或3.2nm)。一般性设计，选取抛物线型结构用于连接阵列波导光栅的自由传输区和两侧的直波导(包括输入波导、输出波导和阵列波导)，将阵列波导的直波导部分的宽度设计为1μm，以降低传输损耗和串扰。这样，单个阵列波导光栅的损耗和串扰分别约为3dB和-20dB。交叉波导可以选择椭圆形交叉波导，或者其它更低插损和串扰的交叉波导，在每个交叉节点处的损耗和串扰可以分别低于0.15dB和-25dB。最终，一束光完成从一个端口输入，再从一个端口输出的过程，产生的损耗应该在6～10dB。当然，采取性能更好的阵列波导光栅和交叉波导，可以进一步降低整个器件的损耗和串扰，并缩小不同路由过程的性能差异。
光路由原理举例：当有一束波长范围为1460.4nm～1639.2nm的宽谱光从输入端的任意一个端口输入，经过交叉互连区域，最终将在输出端的各个端口分别输出一系列波长间隔为3.2nm的光，每个输出端口的具体输出情况和输入端口选择有关。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种单片集成的光交叉连接器，其特征在于，包括N个相同结构的M×M周期性阵列波导光栅组成的输入端和M个相同结构的N×N周期性阵列波导光栅组成的输出端，并通过直波导、弯曲波导和交叉波导完成输入端和输出端的交叉互连，其中，N、M互质并且N、M的值由所需的端口数目决定。
2.根据权利要求1所述的一种单片集成的光交叉连接器，其特征在于，输入端的第s个阵列波导光栅的M个输出端口依次和输出端的各个阵列波导光栅的第s个输入端口相连，所有的阵列波导光栅具有相同的信道间隔，并且s≤N。
3.根据权利要求1所述的一种单片集成的光交叉连接器，其特征在于，包含N×M个波长的入射光从任意一个输入端的任意一个端口输入，都可将这些波长分别解复用到输出端的N×M个输出端口。
CN201611240591.5A 2016-12-29 2016-12-29 一种单片集成的光交叉连接器 Pending CN106772792A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611240591.5A CN106772792A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种单片集成的光交叉连接器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611240591.5A CN106772792A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种单片集成的光交叉连接器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106772792A true CN106772792A (zh) 2017-05-31

Family

ID=58925430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611240591.5A Pending CN106772792A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种单片集成的光交叉连接器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106772792A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110221384A (zh) * 2019-06-17 2019-09-10 华中科技大学 一种硅基超材料多模弯曲波导及其制备方法
CN110568552A (zh) * 2019-07-24 2019-12-13 浙江大学 一种大规模阵列交叉波导重组分离结构及其设计方法
CN118972346A (zh) * 2024-10-10 2024-11-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1427571A (zh) * 2001-12-18 2003-07-02 中国科学院半导体研究所 光上下路分插复用器件
CN103336334A (zh) * 2013-06-28 2013-10-02 华中科技大学 一种基于阵列波导光栅的光交换系统
CN104126138A (zh) * 2012-02-27 2014-10-29 住友电木株式会社 光波导、光配线部件、光波导模块及电子设备
CN105607191A (zh) * 2016-03-21 2016-05-25 中国科学院半导体研究所 时分波分复用无源光网络终端收发集成芯片的制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1427571A (zh) * 2001-12-18 2003-07-02 中国科学院半导体研究所 光上下路分插复用器件
CN104126138A (zh) * 2012-02-27 2014-10-29 住友电木株式会社 光波导、光配线部件、光波导模块及电子设备
CN103336334A (zh) * 2013-06-28 2013-10-02 华中科技大学 一种基于阵列波导光栅的光交换系统
CN105607191A (zh) * 2016-03-21 2016-05-25 中国科学院半导体研究所 时分波分复用无源光网络终端收发集成芯片的制作方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110221384A (zh) * 2019-06-17 2019-09-10 华中科技大学 一种硅基超材料多模弯曲波导及其制备方法
CN110221384B (zh) * 2019-06-17 2020-07-10 华中科技大学 一种硅基超材料多模弯曲波导及其制备方法
CN110568552A (zh) * 2019-07-24 2019-12-13 浙江大学 一种大规模阵列交叉波导重组分离结构及其设计方法
CN110568552B (zh) * 2019-07-24 2020-12-08 浙江大学 一种大规模阵列交叉波导重组分离结构及其设计方法
CN118972346A (zh) * 2024-10-10 2024-11-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片
CN118972346B (zh) * 2024-10-10 2025-03-14 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于Switch&Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Biberman et al. Optical interconnection networks for high-performance computing systems
JP7036515B2 (ja) 光チップ、および、光を結合させるための方法
US9363581B2 (en) Compact multicast switches, MxN switches and MxN splitters
US20130315526A1 (en) Single-layer full-mesh, point-to-point network
CN109581586B (zh) 一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片
CN106094199A (zh) 一种片上光功率分束器的设计方法
Rohit et al. Monolithic Nanosecond-Reconfigurable 4$\,\times\, $4 Space and Wavelength Selective Cross-Connect
CN103336334B (zh) 一种基于阵列波导光栅的光交换系统
CN106772792A (zh) 一种单片集成的光交叉连接器
CN103353632B (zh) 基于微环谐振器的光交换单元
CN117043650A (zh) 低损耗、低串扰光模式多路复用器和光学交叉互连件
CN204188832U (zh) 偏振分束器
CN108828720A (zh) 全交换多模信号光开关架构
CN103576238A (zh) 一种基于不对称y分叉结构的n模式复用/解复用器
CN104317000B (zh) 模块化可扩展的波长和空间全光路由器
Wu et al. Large scale silicon photonics switches based on MEMS technology
JP5664686B2 (ja) 光素子
CN111025468B (zh) 一种模式复用解复用器、模式解复用方法及模式复用方法
CN115980926B (zh) 一种混合集成的多模波导耦合器
Dabos et al. Thick-SOI Echelle grating for any-to-any wavelength routing interconnection in multi-socket computing environments
JP4916489B2 (ja) 光回路
CN204203498U (zh) 一种模块化可扩展的全光路由器
CN103941349B (zh) 一种基于马赫曾德光开关的n端口光学路由器
CN105652371A (zh) 偏振分束器
Wu et al. Large-scale silicon photonic switches

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170531