[实用新型]多模干涉马赫-曾德尔型双控全光开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全光开关，尤其涉及一种多模干涉马赫-曾德尔型双控全光开关。

背景技术

全光开关是光子技术领域的关键器件之一，主要优点是他们避免了光-电和电-光的转换，也是高速全光通信网络的一个重要器件。研究全光开关主要从三个方面提高其性能：一是设计出新的器件结构，二是采用载流子超快驰豫的新材料，三是利用半导体量子阱材料的特殊性质来发展超高速光开关。本实用新型则是从器件的结构方面实现双控全光开关功能。多模干涉器件（MMI）和马赫-增德尔干涉（MZI）型装置是双控全光开关的主要部分。多模干涉自成像是多模波导的一种性质，即输入场的横向分布在沿着波导的传播方向会周期性重现一个或多个像。1972年，Marcuse发现在渐变折射率波导中可以周期性地产生物体的实像；1973年，Bryngdahl提出了均匀折射率多模平板波导也可以得到自映像；1994年，Bachmann给出了多模干涉器件成像的特性；1995年，Soldano L B等人在J.Lightwave Technol上提出在集成光学中有广泛用途的多模干涉（Multimode Interference,MMI）；2004年，Zhao Yiping等人在美国专利和商标局的专利数据库（USPTO）中报道了一种碳纳米管聚合物复合材料的超快全光开关；2005年，Chen Yuanyuan等人在Chinese Physics Letters中提出了一个基于绝缘硅的快速响应MMI-MZ热光开关；2011年，Bahrami等人在Optik中提出了基于MZ-MMI非线性耦合型全光开关。这些光开关都是运用载流子注入效应、热光、电光来改变波导材料的折射率，其结构和制作工艺较为复杂，响应时间也在纳秒量级。

中国专利申请号：201210372474.X，公开日：2013年1月16日，公开了一份名称为多模干涉马赫-曾德尔全光开关的专利文件。其包括第一输入波导端口、第二输入波导端口、第一输出波导端口、第二输出波导端口、控制光波导端口、控制光输出端口、第一多模波导、马赫-曾德尔干涉臂、第二多模波导，第一输入波导端口、第二输入波导端口都连接在第一多模波导的一端，第一多模波导的另一端通过马赫-曾德尔干涉臂与第二多模波导的一端连接，第一输出波导端口、第二输出波导端口、控制光输出端口都连接在第二多模波导的另一端，控制光波导端口与马赫-曾德尔干涉臂连接。该实用新型多模干涉马赫-曾德尔全光开关的结构简单紧凑，制作成本低。但是该实用新型仅仅由单束控制光加在马赫—曾德尔干涉仪的一个臂上，实现全光开关的功能，无法满足一些特殊的需要。类似于楼梯口的照明灯，用普通开关就无法实现楼上楼下都可以控制，必须用双控开关。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有单控全光开关在一些特殊场合，如楼梯口照明，则无法实现楼上楼下的灵活应用的问题，本实用新型提供了一种多模干涉马赫-曾德尔型双控全光开关，其引入两路控制光，两控制光都可控制两个输出端口的输出，使其在直通和交叉态之间自由选择。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

多模干涉马赫-曾德尔型双控全光开关，包括第一输入波导端口、第二输入波导端口、第一输出波导端口、第二输出波导端口、第一多模干涉区、第二多模干涉区以及马赫-曾德尔干涉臂，还包括第一控制光波导端口、第二控制光波导端口、第一滤波器以及第二滤波器，所述的第一控制光波导端口、第二控制光波导端口均与马赫-曾德尔干涉臂相连；所述的第一多模干涉区、第二多模干涉区内均设有多模干涉耦合器；所述的第一滤波器、第二滤波器分别位于第一输出波导端口、第二输出波导端口上。

优选地，所述的马赫-曾德尔干涉臂与第一多模干涉区、第二多模干涉区的连接处、第一输出波导端口、第二输出波导端口与第二多模干涉区的连接处均为锥型结构。

更优选地，所述的锥型结构的锥型角的取值在多模波导的二重像输出端发生平移的容差范围内。

优选地，所述的第一滤波器、第二滤波器的类型均为带通滤波器。

优选地，所述的第一多模干涉区、第二多模干涉区的长度相等，且长度范围为890μm-900μm。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：