[发明专利]一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关及制备方法

权利要求书

1.一种可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关，其特征在于，包括：

基底层（9）；光开关层，所述光开关层设置在所述基底层（9）上，所述光开关层包括由相变可逆材料制成的相变材料薄膜(10)，所述相变材料薄膜(10)包括输入区波导（1）、第一分光器（2）、两个输入区S弯曲波导（3）、第一相移区（4）、第二相移区（5）、两个输出区S弯曲波导（6）、第二分光器（7）、输出区波导（8）；所述的输入区波导（1）的输出端与第一分光器（2）输入端连接，第一分光器（2）的输出端分别与两个输入区S弯曲波导（3）输入端连接，两个输入区S弯曲波导（3）的输出端分别与第一相移区（4）和第二相移区（5）的输入端连接，第一相移区（4）和第二相移区（5）的输出端分别与两个输出区S弯曲波导（6）的输入端连接，两个输出区S弯曲波导（6）的输出端均与第二分光器（7）的输入端连接，第二分光器（7）的输出端与输出区波导（8）的输入端连接；包覆层（11），所述包覆层（11）设置在所述光开关层上；其中，利用外部激励信号，使相变材料薄膜（10）按照MZI型光开关的结构图形进行晶化，通过改变外部激励信号的能量密度，第二相移区（5）与第一相移区（4）之间的相位差能够在0~π之间转换，以刻画出MZI型光开关的结构；所述的第一相移区（4）的直波导的折射率与输入区波导（1）、第一分光器（2）、两个输入区S弯曲波导（3）、两个输出区S弯曲波导（6）、第二分光器（7）以及输出区波导（8）的折射率相同；所述的第二相移区（5）的直波导的折射率比第一相移区（4）的直波导的折射率大0.1~0.5；所述的第二相移区（5）的直波导与第一相移区（4）的直波导之间的相位差为π；当需要对MZI型光开关的结构进行重构时，利用高能量的外部激励信号将制备好的MZI型光开关上晶化的区域进行去晶化，然后再重复上述进行晶化的过程实现MZI型光开关的重构。

2.根据权利要求1所述的可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关，其特征在于，所述的第一相移区（4）和第二相移区（5）是由两条彼此相互平行的直波导干涉臂组成。

3.根据权利要求2所述的可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关，其特征在于，所述的输入区S弯曲波导（3）和输出区S弯曲波导（6）均为余弦形函数曲线波导，函数的曲线方程为：y＝（1-cosπx/L）•h，其中x为余弦形函数曲线沿波导方向的坐标，y为余弦形函数曲线沿垂直波导方向的坐标，h为余弦弯曲结构在光刻板表面垂直于直波导方向上的投影长度，L为余弦弯曲结构在光刻板表面平行于直波导方向上的投影长度。

4.根据权利要求3所述的可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关，其特征在于，当不施加调制光进行相位调制时，光经过第一相移区（4）和第二相移区（5）的直波导之间产生的相位差为π，由第一相移区（4）和第二相移区（5）的直波导出射的两束光干涉相消，输出区波导（8）中无光输出，光开关为off状态；当施加调制光进行相位调制时，通过调制光改变第二相移区（5）的直波导的折射率，使得光经过第一相移区（4）和第二相移区（5）的直波导之间产生的相位差为0，由第一相移区（4）和第二相移区（5）的直波导出射的两束光干涉相长，输出区波导（8）中有光输出，光开关为on状态。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关，其特征在于，所述的输入区波导（1）和输出区波导（8）均为直波导。

6.根据权利要求1至4任一项所述的可精确调控干涉臂相位的MZI型光开关，其特征在于，所述的第一分光器（2）和第二分光器（7）均为50：50分光器。