[发明专利]一种高效紧凑无阻塞型4×4波导光开关矩阵

摘要

本发明公开一种高效紧凑无阻塞型4×4波导光开关矩阵，由6个高效紧凑的2×2马赫‑曾德尔光开关构成，6个2×2光开关由两个十字形和四个弧形波导连接，由于单个开关结构和连接方式都是对称的，所以可以实现双向传输。每个2×2光开关都是由微纳沟槽、全反射镜、一个相移臂和一个参考臂构成的马赫‑曾德尔干涉仪结构，通过调节相移臂的施加电压值来改变每个开关的开关状态；所述的4×4光开关矩阵的单输入单输出路由控制方法，由通过穷举后的表格确定每个开关的开关状态，根据已经设计好的传输矩阵M44，可以方便地计算出每种传输方式的损耗情况。本发明的光开关矩阵具有无阻塞性能，双向传输以及片占面积小等特点。

主权项

1.一种高效紧凑无阻塞型4×4波导光开关矩阵，其特征在于，由6个2×2马赫‑曾德尔光开关构成矩阵形式，水平方向设有2组马赫‑曾德尔光开关，马赫‑曾德尔光开关M1、M2、M3为一组，马赫‑曾德尔光开关M4、M5、M6为另一组，垂直方向光开关M1与光开关M4组成第一子矩阵Mst1，垂直方向光开关M2与光开关M5组成第二子矩阵Mst2,垂直方向光开关M3与光开关M6组成第三子矩阵Mst3，其中，每个所述光开关包含第一L型波导(6)和第二L型波导(7)，第一L型波导(6)的一端与第二L型波导(7)的一端连接以形成第一连接端，在第一连接端刻蚀分光微纳沟槽(5)，所述第一L型波导(6)的另一端与第二L型波导(7)的另一端连接以形成第二连接端，在第二连接端刻蚀合光微纳沟槽(15)，所述第一L型波导(6)为参考臂，第二L型波导(7)为相移臂；光开关M1、M2、M3中，所述第一L型波导(6)顶点处沿波导传播方向成45°角方向刻蚀切面(8)，以构成第一全反射镜，所述第二L型波导(7)顶点处沿波导传播方向成45°角方向刻蚀切面(8)，以构成第二全反射镜；光开关M4、M5、M6中，所述第一L型波导(6)顶点处沿波导传播方向成45°角方向刻蚀切面(8)，以构成第二全反射镜，所述第二L型波导(7)顶点处沿波导传播方向成45°角方向刻蚀切面(8)，以构成第一全反射镜；第一、第二45°弧形输入波导(1、2)的一端连接所述光开关M1第一连接端，第三、第四45°弧形输入波导(3、4)的一端连接所述光开关M4的第一连接端；第一、第二45°弧形输出波导(11、12)的一端连接所述光开关M3的第二连接端，第三、第四45°弧形输出波导(13、14)的一端连接所述光开关M6的第二连接端；第一90°弧形波导(9‑1)的两端分别连接光开关M1的第二连接端和光开关M2的第一连接端，第二90°弧形波导(9‑2)的两端分别连接光开关M4的第二连接端和光开关M5的第一连接端，第一90°十字交叉光波导(10‑1)的四个端分别连接第一90°弧形波导(9‑1)的两端和第二90°弧形波导(10‑2)的两端；第三90°弧形波导(9‑3) 的两端分别连接光开关M2的第二连接端和光开关M3的第一连接端，第四90°弧形波导(9‑4)的两端分别连接光开关M5的第二连接端和光开关M6的第一连接端，第二90°十字交叉光波导(10‑2)的四个端分别连接第三90°弧形波导(9‑3)的两端和第四90°弧形波导(9‑4)的两端。