CN108828720A - 全交换多模信号光开关架构 - Google Patents

全交换多模信号光开关架构 Download PDF

Info

Publication number
CN108828720A
CN108828720A CN201810545109.1A CN201810545109A CN108828720A CN 108828720 A CN108828720 A CN 108828720A CN 201810545109 A CN201810545109 A CN 201810545109A CN 108828720 A CN108828720 A CN 108828720A
Authority
CN
China
Prior art keywords
multimode
photoswitch
signal
multimode signal
mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810545109.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108828720B (zh
Inventor
杨林
贾浩
周挺
张磊
丁建峰
付鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN201810545109.1A priority Critical patent/CN108828720B/zh
Publication of CN108828720A publication Critical patent/CN108828720A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108828720B publication Critical patent/CN108828720B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/29362—Serial cascade of filters or filtering operations, e.g. for a large number of channels
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
    • G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction

Abstract

本公开提供一种全交换多模信号光开关架构，包括：M个多模信号输入单元，M≥2；M个多模信号输出单元；以及光开关，一侧与多模信号输入单元耦接，另一侧与多模信号输出单元耦接，用于将经过多模信号输入单元处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入多模信号输出单元再转换为多模信号，可以实现一种模式数量可扩展、支持多路多模输入，并且支持链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的光开关架构，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。

Description

全交换多模信号光开关架构
技术领域
本公开涉及光互联与集成光学技术领域，尤其涉及一种可完成链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的全交换多模信号光开关架构。
背景技术
随着高速调制器件和多核处理器并行通信的发展，通信容量的需求不断提升，光通信技术在高速、大容量通信环境(例如数据中心、超级计算机等)中的大量应用，使通信系统对于光链路的传输容量要求越来越高。为了满足用户对于网络带宽日益增长的需求，各大互联网、通讯等行业的公司正在不断建造超大规模数据中心，多模复用技术允许利用统一物理载体中并行传输多个正交的信息通道，因而在进一步的增大通信容量的应用中有很好的应用前景，然而传统的片上光网络通常只支持单通信信道或者波分复用的信道，通信容量相对受到限制。光开关等信号处理单元是光网络的重要组成单元，通过不同器件的级联和不同拓扑结构的组合来实现不同节点之间链路路径的切换功能，因此要提高光网络的通信带宽，很重要的一点在于提高光开关的通信带宽。
公开内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种全交换多模信号光开关架构，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。
(二)技术方案
本公开提供了一种全交换多模信号光开关架构，包括：M个多模信号输入单元，M≥2；M个多模信号输出单元；以及光开关，一侧与多模信号输入单元耦接，另一侧与多模信号输出单元耦接，用于将经过多模信号输入单元处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入多模信号输出单元再转换为多模信号。
在本公开实施例中，所述多模信号输入单元包括：多模输入波导，用于传输多模信号；模式解复用器，用于将多模输入波导输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及N个单模输入波导，N≥2，用于传输模式解复用器所解复用后的单模信号。
在本公开实施例中，所述多模信号输出单元包括：N个单模输出波导，用于传输经光开关交换处理后的单模信号；模式复用器，用于将单模输出波导输入的多个单模信号复用为多模信号；以及多模输出波导，用于输出经过模式复用器复用后的多模信号。
在本公开实施例中，所述光开关为完全无阻塞且支持单模信号输入输出的光开关。
在本公开实施例中，所述光开关的路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。
在本公开实施例中，所述光开关架构所支持的单组多模信号最大模式数为N，即与单模输入波导或单模输出波导的数目相同。
在本公开实施例中，所述光开关架构所支持所支持的单组多模信号的模式数为P，2≤P≤N。
在本公开实施例中，所述单模信号为波导中的基模模式信号。
在本公开实施例中，所述光开关由马克-增德尔干涉器或微环谐振器等器件按照Spanke-Benes、Benes或tri-angle network的拓扑方式级联构成。
在本公开实施例中，所述多模信号输入单元，光开关，多模信号输出单元以及之间连接的单模波导均在绝缘体上的硅上制作，用于实现单片集成。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开全交换多模信号光开关架构至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)支持多路的多模信号输入且链路间的模式通道，链路内的模式通道和多模的链路之间本身均可进行信号交换。
(2)构建的多模交换网络，可有效的提高通信带宽。
附图说明
图1为本公开实施例一种可完成链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的全交换多模信号光开关架构示意图。
图2为本公开实施例对于2个多模信号输入输出单元，对2组包含模式数量为4的多模信号的交换处理示意图。
图3为本公开实施例全交换多模信号光开关架构一种状态的示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
10-多模信号输入单元；
11-多模输入波导；12-模式解复用器；13-单模输入波导；
20-光开关；
30-多模信号输出单元；
31-单模输出波导；32-模式复用器；33-多模输出波导。
具体实施方式
本公开提供了一种全交换多模信号光开关架构，通过将模式复用器，模式解复用器和完全无阻的支持单模信号输入输出的光开关结合起来，利用模式解复用器将输入的多模信号解复用为多个单模信号，所述单模信号经光开关进行并行交换后，再由模式复用器复用为多模信号，可以实现一种模式数量可扩展、支持多路多模输入，并且支持链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的光开关架构，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开实施例中，提供一种全交换多模信号光开关架构，图1为本公开实施例一种可完成链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的全交换多模信号光开关架构示意图，图3为全交换多模信号光开关架构一种状态的示意图，结合图1和图3所示，N个模式解复用器：第一模式解复用器1201，第二模式解复用器1202，……，第N模式解复用器120N，分别用于将多模复用信号转换为多个单模信号；N个模式复用器：第一模式复用器2201，第二模式复用器2202，……，第N模式复用器220N，分别用于将多个单模信号转换为多模复用信号，模式复用器与模式解复用器的作用互逆；一个MN×MN的完全无阻塞结构光开关3001，分别包括MN个输入端和输出端，具体可以使用例如马克-增德尔干涉器结构或微环谐振器通过按一定的拓扑方式级联构成，拓扑结构可采用Spanke-Benes，Benes或tri-angle network等；一个多模信号输入单元，包括MN个单模输入波导1011，1012，……，10NM，MN个单模输入波导的输入端分别一一连接所述N个模式解复用器的MN个输出端，MN个单模输入波导的输出端分别连接所述MN×MN光开关3001的输入端；一个多模信号输出单元，包括MN个单模输出波导2011，2012，……，20NM，MN个单模输出波导的输入端分别一一连接所述MN×MN光开关3001的输出端，MN个单模输出波导的输入端分别连接所述N个模式复用器的MN个输入端；此外，还包括：N个多模输入波导1101，1102，……，110N，分别连接至N个模式解复用器1201，1202，……，120N的输入端；N个多模输出波导2101，2102，……，210N，分别连接至N个模式复用器2201，2202，……，220N的输出端；其中M，N为正整数。以下介绍本公开实施例中链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的光开关的工作方式。在一实施例中，MN×MN完全无阻的光开关可根据控制信号进行路由态的切换，根据所需速度和消光比的不同，可选用热光效应或等离子色散效应来调节其路由状态。每个输入的多模复用信号为M个模式复用，经由多模输入波导1101，1102，……，110N输入模式解复用器1201，1202，……，120N，模式复用的信号被解复用为MN个单模信号1011，1012，……，10NM，分别传输至MN×MN光开关单元3001的MN个输入端，经过交换，被传输至N个模式复用器2201，2202，……，220N，由模式复用器输出与多模复用信号到对应的输出多模波导，与输入的信号相比，这些输出信号可发生链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换。
如图1所示，所述全交换多模信号光开关架构包括：
M个多模信号输入单元10，M≥2；
M个多模信号输出单元30；以及
光开关20，一侧与多模信号输入单元10耦接，另一侧与多模信号输出单元30耦接，用于将经过多模信号输入单元10处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入多模信号输出单元30再转换为多模信号。
M个多模信号输入单元10，设置于光开关20的一侧，与光开关20耦接，用于向所述光开关20输入解复用后的多个单模信号；每个所述多模信号输入单元10包括：
多模输入波导11，用于传输多模信号；
模式解复用器12，用于将多模输入波导11输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及
N个单模输入波导13，N≥2，用于传输模式解复用器12所解复用后的单模信号；以及
M个多模信号输出单元30，设置于光开关20的另一侧；每个所述多模信号输出单元包括：
N个单模输出波导31，N≥2，用于传输经光开关20交换处理后的单模信号；
模式复用器32，用于将单模输出波导31输入的多个单模信号复用为多模信号；以及
多模输出波导33，用于输出经过模式复用器32复用后的多模信号。
在本公开实施例中，所述光开关20可以同时完成M×N路单模信号的交换处理，所述完全无阻塞光开关包括：马克-增德尔干涉器结构或微环谐振器等器件；上述器件通过按一定的拓扑方式级联构成，所述拓扑结构包括：Spanke-Benes、Benes或tri-angle network等。
在本公开实施例中，所述全交换多模信号光开关架构所支持的多模信号最大模式数为N，即与单模输入波导13或单模输出波导31的数目相同。
在本公开实施例中，所述光开关的路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。
在本公开实施例中，所述的单模信号均为波导中的基模模式信号。
在本公开实施例中，所述多模信号输入单元10中的模式解复用器和所述多模信号输出单元30中的模式复用器作用互逆。
每个多模信号输入单元10，包括一多模输入波导11、一模式解复用器12、以及N个单模输入波导13，每个单模输入波导13一侧连接模式解复用器12，另一侧连接光开关20。
每个多模信号输出单元30，包括一多模输出波导33、一模式复用器32、以及N个单模输出波导31，每个单模输出波导31的一侧连接光开关20，另一侧连接模式复用器32。
在本公开实施例中，所述全交换多模信号光开关架构所支持的多模信号模式数为P，2≤P≤N，即每个输入的多模输入信号包括P个模式复用，经由多模输入波导11输入至模式解复用器12，所述多模输入信号被模式解复用器12解复用为P个单模信号，再经单模输入波导13分别传输至光开关20，经过光开关20的交换处理后，由单模输出波导31分别传输至模式复用器32，所述模式复用器32将交换处理后的单模信号复用为多模信号后再经多模输出波导33输出，与开始输入的多模输入信号相比，这些多模输出信号可发生链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换。
在本公开实施例中，以上所述M，N，P为正整数。
在单个多模波导内的不同模式间的信号发生了交换，即实现了链路内的模式交换；而不同多模波导内包含的模式信号内容也发生了交换，即实现了链路间的模式交换，当两个不同多模波导内包含的模式信号完全交换，即链路模式交换。
在本公开实施例中，介绍链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的工作方式，图2为本公开实施例对于2个多模信号输入输出单元，对2组包含模式数量为4的多模信号的交换处理示意图。如图2所示，多模输入波导的数量为2个，即多模输入波导1和多模输入波导2，输入的两组多模输入信号分别为Group1和Group2，分别包含的模式数量为4，多模输入信号Group1包括光载波信号S1 TE0、S1 TE1、S1 TE2和S1 TE3；多模输入信号Group2包括光载波信号S2 TE0、S2 TE1、S2 TE2和S2 TE3。如图2所示，S1 TE0、S1 TE1、S1 TE2和S1 TE3分别对应四种波形，S2 TE0、S2 TE1、S2 TE2和S2 TE3分别对应四种波形，即表示对应的模式通道上分别加载了不同信息。如图2所示，Groupl′和Group2′分别为多模输入信号Group1和Group2经所述全交换多模信号光开关架构处理后所生成的多模输出信号，如图2所示，进入多模输入波导1的多模输入信号Group1中的S1 TE0与S1 TE1进行了交换，输入多模输入波导2的多模输入信号Group2中的S2 TE2与S2 TE3进行了交换，实现了链路内的模式交换，即链路内交换；如图2所示，输入多模输入波导1的多模输入信号Group1中的S1 TE2与S1 TE2分别与输入多模输入波导2的多模输入信号Group2中的S2 TE0与S2 TE1进行了交换，实现了链路间的模式交换，即链路间交换。当分别输入多模输入波导的多模输入信号Group1和Group2内的光载波信号可以以组的形式进行交换，即实现了链路模式交换，即链路交换。
光开关20可根据控制信号进行路由态的切换，根据所需速度和消光比的不同，可选用热光效应或等离子色散效应等方式来调节其路由状态。
本公开所有采用的器件均在绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)上制作，用于实现单片集成。
本公开提供一种片上多模网络，可采用如Mesh网络、Fat-Tree网络、Crossbar网络和Clos网络等，结构中包括至少一个可实现链路间模式交换、链路内模式交换和链路交换的光开关，以满足高通信带宽光信号交换需求。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)光开关还可以用信号处理单元来代替；
(2)多模信号可以用复用信号来表示；
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开全交换多模信号光开关架构有了清楚的认识。
本公开提供了一种全交换多模信号光开关架构，通过将模式复用器，模式解复用器和完全无阻的支持单模信号输入输出的光开关结合起来，利用模式解复用器将输入的多模信号解复用为多个单模信号，所述单模信号经光开关进行并行交换后，再由模式复用器复用为多模信号，可以实现一种模式数量可扩展、支持多路多模输入，并且支持链路间模式交换，链路内模式交换和链路交换的光开关架构，以缓解现有技术中光网络通信带宽受光开关信道单一影响而带宽受限的问题。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全交换多模信号光开关架构，包括：
M个多模信号输入单元(10)，M≥2；
M个多模信号输出单元(30)；以及
光开关(20)，一侧与多模信号输入单元(10)耦接，另一侧与多模信号输出单元(30)耦接，用于将经过多模信号输入单元(10)处理后的多个并行输入的单模信号进行交换处理，并将交换处理后的多个单模信号输入多模信号输出单元(30)再转换为多模信号。
2.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，其中，所述多模信号输入单元(10)包括：
多模输入波导(11)，用于传输多模信号；
模式解复用器(12)，用于将多模输入波导(11)输入的多模信号解复用为多个单模信号；以及
N个单模输入波导(13)，N≥2，用于传输模式解复用器(12)所解复用后的单模信号。
3.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，其中，所述多模信号输出单元(30)包括：
N个单模输出波导(31)，用于传输经光开关(20)交换处理后的单模信号；
模式复用器(32)，用于将单模输出波导(31)输入的多个单模信号复用为多模信号；以及
多模输出波导(33)，用于输出经过模式复用器(32)复用后的多模信号。
4.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，其中，所述光开关(20)为完全无阻塞且支持单模信号输入输出的光开关。
5.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，其中，所述光开关(20)的路由状态切换方式包括：热光效应切换或等离子色散效应切换。
6.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，所支持的单组多模信号最大模式数为N，即与单模输入波导(13)或单模输出波导(31)的数目相同。
7.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，所支持的单组多模信号的模式数为P，2≤P≤N。
8.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，所述单模信号为波导中的基模模式信号。
9.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，所述光开关(20)由马克-增德尔干涉器或微环谐振器等器件按照Spanke-Benes、Benes或tri-angle network的拓扑方式级联构成。
10.根据权利要求1所述的全交换多模信号光开关架构，所述多模信号输入单元(10)，光开关(20)，多模信号输出单元(30)以及之间连接的单模波导均在绝缘体上的硅上制作，用于实现单片集成。
CN201810545109.1A 2018-05-30 2018-05-30 全交换多模信号光开关架构 Active CN108828720B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810545109.1A CN108828720B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 全交换多模信号光开关架构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810545109.1A CN108828720B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 全交换多模信号光开关架构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108828720A true CN108828720A (zh) 2018-11-16
CN108828720B CN108828720B (zh) 2020-09-15

Family

ID=64145602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810545109.1A Active CN108828720B (zh) 2018-05-30 2018-05-30 全交换多模信号光开关架构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108828720B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109862446A (zh) * 2019-01-28 2019-06-07 西安电子科技大学 一种多模式光交换模块
CN110737052A (zh) * 2019-11-04 2020-01-31 兰州大学 一种基于微环谐振器的可重构任意光模式交换器
CN111766662A (zh) * 2020-07-24 2020-10-13 上海交通大学 一种通用型硅基集成光波导模式转换器
CN112118047A (zh) * 2020-09-21 2020-12-22 上海航天科工电器研究院有限公司 一种多通道并行单多模转换的模块

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1596517A (zh) * 2001-03-16 2005-03-16 福图瑞斯有限公司 模块化的全光连接
CN101005331A (zh) * 2006-01-10 2007-07-25 阿尔卡特朗讯 用于多信道传输系统的信道间－时间编码方法
CN100562177C (zh) * 2005-05-25 2009-11-18 烽火通信科技股份有限公司 一种大容量多播严格无阻塞交叉矩阵器件
US9268087B2 (en) * 2013-03-13 2016-02-23 M2 Optics, Inc. Apparatus for selective fiber optical channel monitoring and channel replication of wavelength division multiplexed (WDM) signals
CN108061937A (zh) * 2017-12-22 2018-05-22 中国科学院半导体研究所 一种用于链路交换的多模光开关结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1596517A (zh) * 2001-03-16 2005-03-16 福图瑞斯有限公司 模块化的全光连接
CN100562177C (zh) * 2005-05-25 2009-11-18 烽火通信科技股份有限公司 一种大容量多播严格无阻塞交叉矩阵器件
CN101005331A (zh) * 2006-01-10 2007-07-25 阿尔卡特朗讯 用于多信道传输系统的信道间－时间编码方法
US9268087B2 (en) * 2013-03-13 2016-02-23 M2 Optics, Inc. Apparatus for selective fiber optical channel monitoring and channel replication of wavelength division multiplexed (WDM) signals
CN108061937A (zh) * 2017-12-22 2018-05-22 中国科学院半导体研究所 一种用于链路交换的多模光开关结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAO JIA ET.AL.: "Optical switch compatible with wavelength division multiplexing and mode division multiplexing for photonic networks-on-chip", 《OPTICS EXPRESS 》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109862446A (zh) * 2019-01-28 2019-06-07 西安电子科技大学 一种多模式光交换模块
CN110737052A (zh) * 2019-11-04 2020-01-31 兰州大学 一种基于微环谐振器的可重构任意光模式交换器
CN110737052B (zh) * 2019-11-04 2020-06-16 兰州大学 一种基于微环谐振器的可重构任意光模式交换器
CN111766662A (zh) * 2020-07-24 2020-10-13 上海交通大学 一种通用型硅基集成光波导模式转换器
CN111766662B (zh) * 2020-07-24 2021-09-07 上海交通大学 一种通用型硅基集成光波导模式转换器
CN112118047A (zh) * 2020-09-21 2020-12-22 上海航天科工电器研究院有限公司 一种多通道并行单多模转换的模块
CN112118047B (zh) * 2020-09-21 2021-06-08 上海航天科工电器研究院有限公司 一种多通道并行单多模转换的模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN108828720B (zh) 2020-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khope et al. Multi-wavelength selective crossbar switch
CN108828720A (zh) 全交换多模信号光开关架构
Yu et al. A scalable silicon photonic chip-scale optical switch for high performance computing systems
CN110012368A (zh) 一种兼容波分复用信号的硅基集成化片上多模光交换系统
CN103308988B (zh) 一种基于5个微环谐振器的4×4非阻塞光学交换网络
CN108061937A (zh) 一种用于链路交换的多模光开关结构
CN106990481A (zh) 一种2×2多模光开关
CN107193085A (zh) 一种可抑制串扰的n×n光开关矩阵及其信号传输方法
Ikeda et al. Large-scale silicon photonics switch based on 45-nm CMOS technology
US6504970B2 (en) Planar lightwave wavelength blocker
CN103336334B (zh) 一种基于阵列波导光栅的光交换系统
Niwa et al. Large port count wavelength routing optical switch consisting of cascaded small-size cyclic arrayed waveguide gratings
CN104317000B (zh) 模块化可扩展的波长和空间全光路由器
CN104730645A (zh) 一种用于模式复用-波分复用混合技术的复用-解复用器
Wu et al. Large scale silicon photonics switches based on MEMS technology
CN105323660B (zh) 光信号的交叉系统、交叉处理方法及装置
CN105339821B (zh) 光学路由器
CN108828723A (zh) 基于波长和模式复用的微环谐振器光交换开关
CN204203497U (zh) 一种模块化可扩展的波长和空间全光路由器
Sahara et al. Proposal and experimental demonstration of SDM node enabling path assignment to arbitrary wavelengths, cores, and directions
CN204203498U (zh) 一种模块化可扩展的全光路由器
Terzenidis et al. Performance analysis of a 1024-port Hipoλaos OPS in DCN, HPC, and 5G fronthauling Ethernet applications
CN104297853B (zh) 模块化的波长和空间全光路由器
Biberman et al. Photonic network-on-chip architecture using 3D integration
CN105356963B (zh) 可变分光器的实现方法及可变分光器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant