[发明专利]一种全混洗片上光网络及设计方法

说明书

本发明提供了一种全混洗片上光网络及设计方法，包括以下步骤，采用分段优化法优化基本光交换器件的第一优化区，得到超紧凑、超低插损的左混洗变换器件或左逆混洗变换器件；采用直接二进制搜索对2×2光开关的第二优化区进行探索寻优，得到第二优化区内非晶态和晶态Sbsubgt;2/subgt;Sesubgt;3/subgt;的分布；将四个2×2光开关做为一级光开关，相邻的两级光开关通过基本光交换器件连接，组成一个可重排、无阻塞的片上光网络；本发明提供的全混洗片上光网络尺寸远比现有的片上光网络小，插损也更小，并且是可重排无阻塞网络，具有高度的灵活性。

技术领域

本发明属于光通信技术技术领域，具体是涉及到一种全混洗片上光网络及设计方法。

背景技术

随着大数据，云计算的高速发展，大量的数据在不断的产生，传输和处理，迫切需要高速，高通量的交换网络。传统的电互联网络由于其有限的带宽和过高的功耗，已不能满足发展需求，而光互连网络因其宽宽带、低功耗、高密度、无电磁干扰、延时同时等特点越来越受到研究者的关注。而基于绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)平台的片上光网络(Optical network-on-chip,ONoC)由于其低功耗、高带宽、低时延、无电磁干扰、与互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)工艺兼容等特点，被认为是未来片上多核互连的主要发展方向。

目前实现ONoC的方案主要包括使用：

1)马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer，MZI)，如Nakamura S,Yanagimachi S,Takeshita H,et al.Compact and Low-Loss 8x8 Silicon PhotonicSwitch Module for Transponder Aggregators in CDC-ROADM Application[C]中，在12mm×14mm的尺寸下实现了8×8的Switchselect网络，其片上插入损耗和串扰分别为-4dB和-35dB；在Lu L,Zhao S,Zhou L,et al.16×16non-blocking silicon opticalswitch based on electro-optic Mach-Zehnder interferometers[J]中，实现了10.7mm×4.4mm的尺寸下实现了16×16的Benes网络，片上的插入损耗和串扰分别为-14dB和-10dB。

2)微环谐振器(micro-ring resonator，MRR)，在DasMahapatra P,Stabile R,Rohit A,et al.Optical crosspoint matrix using broadband resonant switches[J]中，实现了一个8×7的Cross-bar网络，其片上插入损耗和串扰分别为-22dB和-20dB。

3)阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，AWG)，在Pan Z,Fu S,Lu L,etal.On-chip cyclic-AWG-based 12×12silicon wavelength routing switches withminimized port-to-port insertion loss fluctuation[J]中，实现了2mm×2.8mm的尺寸下，用AWG实现了一个12×12的硅波长路由开关，模拟平均插入损耗为5.3dB。

由于现有技术(尺寸约为平方毫米量级)主要是基于MZI,MRR,AWG这类器件，而这类的尺寸通常都难以缩小，无法真正实现超紧凑结构；其所实现的片上光网络的片上插入损耗都比较大，还有进一步优化的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种尺寸远比现有的片上光网络小，插损也更小，并且是可重排无阻塞网络，具有高度的灵活性的全混洗片上光网络及设计方法，