[发明专利]基于Mach-Zehnder光开关的四端口光学路由器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信片上光互连技术领域，尤其涉及一种基于Mach-Zehnder光开关的四端口光学路由器。

背景技术

Richard A.Soraf等人发现了硅的等离子色散效应。2004年Intel在Nature上报道了基于绝缘层上硅材料(SOI)的调制速率达1Gb/s的Mach-Zehnder光开关。

以下结合图1A和图1B来说明Mach-Zehnder光开关的光信息传输原理。Mach-Zehnder光开关的状态由调制臂的相位决定，若调制臂相位为0时，则从输入端口I1的输入信号通过Mach-Zehnder光开关从O2端口输出，从输入端口I2的输入信号通过Mach-Zehnder光开关从O1端口输出，从而实现输入信号的交叉(cross)，如图1A所示。若调制相位为π时，则从输入端口I1的输入信号通过Mach-Zehnder光开关从O1端口输出，从输入端口I2的输入信号通过Mach-Zehnder光开关从O2端口输出，从而实现输入信号的直通(bar)，如图1B所示。可见，通过调制对应调制臂的相位，可以实现Mach-Zehnder光开关两种状态的动态切换。但是，由于Mach-Zehnder光开关的特性，输入信号只有直通或交叉两种状态。

2010年，IBM提出了一种基于Mach-Zehnder光开关的四端口路由器。如图2所示，该路由器包括6个波导交叉，6个Mach-Zehnder光开关。该路由器可以实现无阻塞路由功能。然而，上述的四端口路由器使用了6个Mach-Zehnder光开关器件，占用芯片面积较大，此外存在6个波导交叉，插入损耗大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种基于Mach-Zehnder光开关的四端口光学路由器，以减少占用芯片面积和插入损耗。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基于Mach-Zehnder光开关的四端口光学路由器。该四端口光学路由器包括：第一Mach-Zehnder光开关(M1)、第二Mach-Zehnder光开关(M2)、第三Mach-Zehnder光开关(M3)和第四Mach-Zehnder光开关(M4)，其中：第一Mach-Zehnder光开关(M1)，其第一输入端作为该四端口无阻塞光学路由器的第三输入端口，其第二输入端作为该四端口无阻塞光学路由器的第四输入端口；第二Mach-Zehnder光开关(M2)，其第一输出端作为该四端口无阻塞光学路由器的第三输出端口，其第二输出端作为该四端口无阻塞光学路由器的第四输出端口；第三Mach-Zehnder光开关(M3)，其第一输入端连接至第一Mach-Zehnder光开关(M1)的输出端，其第二输入端作为该四端口无阻塞光学路由器的第一输入端口，其第一输出端作为该四端口无阻塞光学路由器的第二输出端口，其第二输出端连接第二Mach-Zehnder光开关(M2)的第一输入端；第四Mach-Zehnder光开关(M4)，其第一输入端连接至第一Mach-Zehnder光开关(M1)的第二输出端，其第二输入端作为该四端口无阻塞光学路由器的第二输入端口，其第一输出端作为该四端口无阻塞光学路由器的第一输出端口，其第二输出端连接第二Mach-Zehnder光开关(M2)的第二输入端。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明基于Mach-Zehnder光开关的四端口光学路由器具有以下有益效果：

(1)通过优化光学路由，输入光信号在一个Mach-Zehnder光开关内多次交叉或直通，从而减少了Mach-Zehnder光开关和光波导交叉的数目，减少了占用芯片的面积，更减少了四端口光学路由器的光学损耗；

(2)将Mach-Zehnder光开关作为基本单元节点，利用Mach-Zehnder光开关相位调制改变光传输方向，可以实现同时上行通讯和下行通讯。

附图说明

图1A和图1B为Mach-Zehnder光开关的调制臂相位分别为0和π时的光传输信号的示意图；

图2为现有技术基于Mach-Zehnder光开关的四端口无阻塞光学路由器的示意图；

图3为本发明实施例基于Mach-Zehnder光开关的四端口无阻塞光学路由器的结构示意图；

图4为图3所示四端口无阻塞光学路由器在状态1的路由示意图；

图5为图3所示四端口无阻塞光学路由器在状态2的路由示意图。

具体实施方式