CN112180624B

CN112180624B - 基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器及其调谐方法

Info

Publication number: CN112180624B
Application number: CN202010994336.XA
Authority: CN
Inventors: 张敏明; 姚欣怡; 刘德明
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2040-09-21
Also published as: CN112180624A

Abstract

本发明公开了一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器及其调谐方法，属于光纤通信和集成光子学技术领域，包括：第一硅波导，由第一直波导、第一S波导、第二直波导、第二S波导和第三直波导顺连组成的第一混合波导，由第四直波导、第三S波导、第五直波导、第四S波导和第六直波导顺连组成的第二混合波导，以及第二硅波导；第一直波导和第一硅波导，第三直波导和第一硅波导，第四直波导和第二硅波导，第六直波导和第二硅波导，第二直波导和第五直波导，分别构成五个耦合区；混合波导中包含非易失相变材料，构成耦合区的混合波导和硅波导在相变材料为非晶态时满足相位匹配，在晶态时相位严重失配。本发明能够有效降低可重构光耦合器的功耗。

Description

基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器及其调谐方法

技术领域

本发明属于光纤通信和集成光子学技术领域，更具体地，涉及一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器及其调谐方法。

背景技术

光通信是现代信息、传输最重要的方式之一，正朝着超高速、大容量、大宽带、长距离、低成本的方向前进。同时，为提高光通信网络的灵活性和自适应能力，动态可重构相关技术在未来的光网络中将成为关键之一。耦合器通过相邻波导间的能量交换，可实现光信号在波导间的完全或部分转移，是光通信系统中必不可少的组成部分。除了可设计为用于实现光路分配的光分路器，耦合器还是微环、MZI(马赫-曾德尔干涉仪)等常用器件结构的基本组成元素，在滤波器、调制器、光开关以及激光器等的构建上都发挥着重要作用。

目前，在基于SOI(Silicon-On-Insulator，硅技术)的片上可调耦合器的设计中，已有基于热光效应的热调和基于等离子色散效应的电调的相关研究，但由于热光效应以及等离子色散效应对于材料硅的折射率的调谐量十分有限，且在维持某一调谐状态时需要持续的加热或加压，为了在低压下工作，此类方案均存在器件尺寸大且能耗高的问题。后有方案通过引入包括二氧化钒、氧化铟锡(ITO)在内的金属氧化物半导体或石墨烯等折射率可调等离子体材料，利用其等离子体效应实现更大的折射率调谐量。但此类方案具有较高的光损耗，且在维持某一调谐状态时仍需要持续的加热或加压，也存在能耗较高的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器及其调谐方法，其目的在于，通过在光耦合器的波导中引入非易失性的相变材料，利用非易失性的相变材料在晶态和非晶态下折射率差异显著的特性，以及其仅需在切换状态时需要外加功耗而在室温下即可维持晶态或非晶态的非易失特性，获得具有非易失性的在宽谱范围内开关状态可重构的低能耗低插损2×2光耦合器，以有效解决现有可重构光耦合器能耗较高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，包括：依次设置的第一硅波导、第一混合波导、第二混合波导和第二硅波导；

第一混合波导由第一直波导、第一S波导、第二直波导、第二S波导和第三直波导顺次连接组成，第二混合波导由第四直波导、第三S波导、第五直波导、第四S波导和第六直波导顺次连接组成；第一直波导和第一硅波导构成第一耦合区，第三直波导和第一硅波导构成第二耦合区，第四直波导和第二硅波导构成第三耦合区，第六直波导和第二硅波导构成第四耦合区，第二直波导和第五直波导构成第五耦合区；

第一混合波导和第二混合波导中均包含非易失性的相变材料，且相变材料为非晶态时，第一混合波导与第一硅波导之间、第二混合波导与第二硅波导之间均满足相位匹配；相变材料为晶态时，第一混合波导与第一硅波导之间、第二混合波导与第二硅波导之间的相位严重失配。

本发明所述提供的上述基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其中共存在五个耦合区，由于第一混合波导和第二混合波导中均包含非易失性的相变材料，混合波导中的相变材料为非晶态和晶态时，对应耦合器不同的工作状态，分别为“开”的工作状态和“关”的工作状态。具体来说，相变材料均为非晶态时，第一混合波导与第一硅波导之间、第二混合波导与第二硅波导之间均满足相位匹配，此时，光信号在第一耦合区、第二耦合区、第三耦合区和第四耦合区中均发生完全耦合，在这些耦合区中可实现光信号的全部转移，即可完成通光路径的切换，使得光信号可自硅波导输入后全部进入混合波导中，在第五耦合区完成耦合分光，最后全耦合进入两根硅波导中按耦合系数分别输出，从而完成对光信号的光分路由工作，即对应耦合器工作状态为“开”的情况；相变材料均为晶态时，混合波导与硅波导不再满足相位匹配条件且相位严重失配，光信号在第一耦合区、第二耦合区、第三耦合区和第四耦合区中不发生耦合，通光路径没有切换，光信号直接从同一根硅波导输入并输出，由于光不经由混合波导，不会进入第五耦合区完成耦合分光，此时即对应耦合器工作状态为“关”的情况。因此，本发明所提供的光耦合器是一种可重构的光耦合器，由于相变材料具有在晶态和非晶态下折射率差异显著的特性，与传统的利用热光效应的热调以及利用等离子色散效应的电调相比，本发明中波导能有更大的折射率改变量，可在更为紧凑的结构中更有效地实现开关状态切换所需的大折射率调谐量，具有良好的可重构性能。

由于非易失性的相变材料仅在切换状态时需要外加功耗而在室温下即可维持晶态或非晶态的非易失特性，本发明无需外加功耗即可维持光耦合器的工作状态，而仅在切换工作状态时需要外加功耗，与热调时需要持续加热恒温或电调时需要持续加压以维持载流子分布相比，能大幅降低器件工作时所需的功耗，更有利于片上集成。

进一步地，第一混合波导和第二混合波导中的各段波导均包括硅层和覆盖于硅层之上的相变材料层，且相变材料层的波导宽度不大于硅层的波导宽度。

进一步地，相变材料为Ge-Sb-Te系化合物或Ge-Sb-Se-Te系化合物。

Ge-Sb-Te(GST)系化合物和Ge-Sb-Se-Te(GSST)系化合物为两类常用的具有非易失性的相变材料，本发明在混合波导中引入这两种材料中的一种，可以有效降低器件的功耗。

进一步地，第一混合波导中，第二直波导两侧的波导关于第二直波导对称布置；第二混合波导中，第五直波导两侧的波导关于第五直波导对称布置。

进一步地，第一耦合区、第二耦合区、第三耦合区和第四耦合区的耦合长度及波导间隔均相同。

进一步地，第一混合波导和第二混合波导的波导尺寸相同，第一硅波导和第二硅波导的波导尺寸相同。

本发明中，两个混合波导的波导尺寸相同，且两个硅波导的波导尺寸相同，由此能够减少器件的设计参数，不需要分开设计分别仿真其光学特性来找到满足相位匹配要求的结构参数，并有效简化加工工艺。

基于上述尺寸设计，本发明所提供的光耦合器为对称结构，因此，对于从第一硅波导的两个端口及第二硅波导的两个端口中的任一端口输入的传输方向不同的光信号都实现相同的耦合分光效果，能更好地适用于动态系统与网络中。

进一步地，本发明提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其表面还沉积有包层。

本发明通过在光耦合器表面沉积包层，可有效防止混合波导中的相变材料氧化。

进一步地，本发明提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器中，各波导为条波导或脊波导。

按照本发明的另一个方面，提供了一种上述基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器的调谐方法，包括：

在需要切换光耦合器的工作状态时，外加功耗改变第一混合波导和第二混合波导中的相变材料的状态，以完成工作状态的切换。

本发明所提供的调谐方法，仅在需要改变光耦合器的工作状态时，才需要外加功耗，由此能够有效降低能耗。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，由于在波导中引入了非易失性的相变材料，实现了一种可重构的光耦合器，并且利用非易失性相变材料仅在切换状态时需要外加功耗而在室温下即可维持晶态或非晶态不需要外加功耗的非易失特性，与热调时需要持续加热恒温或电调时需要持续加压以维持载流子分布相比，能大幅降低器件工作时所需的功耗，更有利于片上集成。

(2)本发明提供的基于相变材料的非易失可重光集成光耦合器，由于在波导中引入了相变材料，利用相变材料在晶态和非晶态下折射率差异显著的特性，与传统的利用热光效应的热调以及利用等离子色散效应的电调相比波导能有更大的折射率改变量，可在更为紧凑的结构中更有效地实现开关状态切换所需的大折射率调谐量，具有良好的可重构性能。

(3)本发明提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，在其优选方案中，采用了对称结构，对于从任一端口输入的传输方向不同的光信号都能实现相同的耦合分光效果，能更好地适用于动态系统与网络中。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一耦合区的截面示意图；

图3为本发明实施例提供的在“开”、“关”两种状态下的传输光场分布的仿真结果；其中，(a)为在“开”状态下的传输光场分布的仿真结果，(b)为在“关”状态下的传输光场分布的仿真结果；

图4为本发明实施例提供的在不同的第五耦合区波导间隔下，在波长为1550nm处，分别从第一硅波导和第二硅波导中输出的光功率以及输出的总功率的归一化值；

图5为本发明实施例提供的在“开”、“关”两种状态下的插入损耗；

图6为本发明实施例提供的当第五耦合区波导间隔为150nm时在“开”、“关”两种状态下的串扰；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

1-第一硅波导、2-第二硅波导、3-第一混合波导、4-第二混合波导、31-第一直波导、32-第一S波导、33-第二直波导、34-第二S波导、35-第三直波导、41-第四直波导、42-第三S波导、43-第五直波导、44-第四S波导、45-第六直波导。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

为了解决现有的可重构光耦合器中存在的能耗较高的技术问题，本发明提供了一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器及其调谐方法，整体思路在于：通过在光耦合器的波导中引入非易失性的相变材料，利用相变材料在晶态和非晶态下折射率差异显著的特性，在更为紧凑的结构中更有效地实现开关状态切换所需的大折射率调谐量，以提供良好的可重构性能，并且利用非易失性的相变材料仅在切换状态时需要外加功耗而在室温下即可维持晶态或非晶态的非易失特性，大幅降低器件工作时所需的功耗。

本发明所提供基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，如图1所示，包括：依次设置的第一硅波导1、第一混合波导3、第二混合波导4和第二硅波导2；

第一混合波导3由第一直波导31、第一S波导32、第二直波导33、第二S波导34和第三直波导35顺次连接组成，第二混合波导4由第四直波导41、第三S波导42、第五直波导43、第四S波导44和第六直波导45顺次连接组成；第一直波导31和第一硅波导构1成第一耦合区，第三直波导35和第一硅波导1构成第二耦合区，第四直波导41和第二硅波导2构成第三耦合区，第六直波导45和第二硅波导2构成第四耦合区，第二直波导33和第五直波导43构成第五耦合区；

第一混合波导3和第二混合波导4中均包含非易失性的相变材料，且相变材料为非晶态时，第一混合波导3与第一硅波导1之间、第二混合波导4与第二硅波导2之间均满足相位匹配；相变材料为晶态时，第一混合波导3与第一硅波导1之间、第二混合波导4与第二硅波导2之间的相位严重失配。

在一些实施例中，如图2所示，第一混合波导3和第二混合波导4中的各段波导均包括硅层和覆盖于硅层之上的相变材料层，且相变材料层的波导宽度不大于硅层的波导宽度。

在一些实施例中，相变材料为Ge-Sb-Te(GST)系化合物或Ge-Sb-Se-Te(GSST)系化合物；Ge-Sb-Te(GST)系化合物和Ge-Sb-Se-Te(GSST)系化合物为两类常用的具有非易失性的相变材料，引入其中一种作为混合波导中的相变材料，能够有效降低器件的功耗；

在一些实施例中，第一混合波导3中，第二直波导33两侧的波导关于第二直波导33对称布置；第二混合波导4中，第五直波导43两侧的波导关于第五直波导43对称布置；采用对称结构，对于从第一硅波导1的两个端口及第二硅波导2的两个端口中的任一端口输入的传输方向不同的光信号都实现相同的耦合分光效果，能更好地适用于动态系统与网络中；

在一些实施例中，第一耦合区、第二耦合区、第三耦合区和第四耦合区的耦合长度及波导间隔均相同；

在一些实施例中，第一混合波导3和第二混合波导4的波导尺寸相同，第一硅波导1和第二硅波导2的波导尺寸相同；两个混合波导的波导尺寸相同，且两个硅波导的波导尺寸相同，由此能够减少器件的设计参数，不需要分开设计分别仿真其光学特性来找到满足相位匹配要求的结构参数，并有效简化加工工艺；

在一些实施例中，如图2所示，光耦合器的表面还沉积有包层，可有效防止混合波导中的相变材料氧化；该包层具体可为二氧化硅；

在一些实施例中，各波导为条波导或脊波导。

在实际应用中，各波导的尺寸应根据所传输的模型相应设定，例如，在一些实施例中，为了实现基模传输，第一硅波导1和第二硅波导2的波导宽度W满足：400nm≤W≤600nm，波导高度h满足：150nm≤h≤300nm；第一混合波导3和第二混合波导4中相变材料层波导宽度不宽于硅层波导宽度，硅层波导高度h₁满足：150nm≤h₁≤300nm，相变材料层波导高度h₂满足：10nm≤h₂≤100nm；在其他的实施例中，实现其他模式的传输时，波导尺寸同样需要根据所传输的模式相应设定，在此将不作一一列举。

本发明所述提供的上述基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其中共存在五个耦合区，由于第一混合波导3和第二混合波导4中的均包含相变材料，混合波导中的相变材料为非晶态和晶态时，对应耦合器不同的工作状态，分别为“开”的工作状态和“关”的工作状态。

具体来说，相变材料均为非晶态时，第一混合波导3与第一硅波导1之间、第二混合波导4与第二硅波导2之间均满足相位匹配，此时，光信号在第一耦合区、第二耦合区、第三耦合区和第四耦合区中均发生完全耦合，在这些耦合区中可实现光信号的全部转移，即可完成通光路径的切换，使得光信号可自硅波导输入后全部进入混合波导中，在第五耦合区完成耦合分光，最后全耦合进入两根硅波导中按耦合系数分别输出，从而完成对光信号的光分路由工作，即对应耦合器工作状态为“开”的情况；通过控制第五耦合区的耦合长度和波导间隔，即可实现对耦合系数的设计；

相变材料均为晶态时，混合波导与硅波导不再满足相位匹配条件且相位严重失配，光信号在第一耦合区、第二耦合区、第三耦合区和第四耦合区中不发生耦合，通光路径没有切换，光信号直接从同一根硅波导输入并输出，由于光不经由混合波导，不会进入第五耦合区完成耦合分光，此时即对应耦合器工作状态为“关”的情况。

本发明还提供了上述基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器的调谐方法，包括：

以下为实施例。

实施例1：

一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，选取非易失性的相变材料中波导损耗值较低的材料GSS4T1构成第一混合波导3和第二混合波导4中的相变材料层，在1550nm波长处，非晶态GSS4T1的材料折射率为3.326+0.00101i，晶态GSS4T1的材料折射率为5.083+0.35i。为保证在波导中仅可传输基模且传输损耗低，硅波导的宽度W为450nm，高度h为220nm。由于要使得当GSS4T1为非晶态时混合波导与硅波导能满足相位匹配条件，混合波导中硅层的波导宽度w₁为413nm，高度h₁为220nm；混合波导中相变材料层的波导宽度w₂为313nm，高度h₂为40nm。在波导上沉积一层1微米厚的二氧化硅作为包层，该氧化硅包层也能起到防止GSS4T1氧化的作用。硅波导与混合波导间的波导间隔设定为260nm，对应在GSS4T1为非晶态时发生全耦合的耦合长度为34.1微米，即第一直波导、第三直波导、第四直波导、第六直波导的长度均为34.1微米。构成第五耦合区的第二直波导、第五直波导的长度为11.5微米，第五耦合区的耦合系数由其波导间隔g₂决定，之间的对应关系如图4所示，可根据所需耦合系数来选取g₂的值，如耦合系数为0.5的3dB耦合器对应g₂＝235nm。

本实施例中，光耦合器采用对称结构，信号光可从第一硅波导的两个端口和第二硅波导的两个端口中的任意一个端口输入；

设定光信号从第一硅波导的左侧输入，图3中的(a)和(b)分别为3dB耦合器在“开”、“关”两种状态下的传输光场分布的仿真结果：如图3中的(a)所示，当GSS4T1为非晶态时，从第一硅波导左侧输入的光信号在第一耦合区中发生全耦合传输至第五耦合区中，在第五耦合区中完成耦合系数为0.5的耦合分光，出射光再分别经由第二耦合区和第四耦合区全部耦合至第一硅波导和第二硅波导中并从硅波导右侧输出；如图3中的(b)所示，当GSS4T1为晶态时，由于此时第一耦合区和第二耦合区中硅波导与混合波导间相位严重失配而不发生耦合作用，从第一硅波导左侧输入的信号光直接通过第一硅波导并全部从其右侧输出，没有光进入到第五耦合区中耦合分光，从而也不会有光从第二硅波导中输出。

图4所示为当耦合器工作在“开”状态下，波长为1550nm的信号光从第一硅波导输入时，在不同的第五耦合区波导间隔下，分别从第一硅波导和第二硅波导中输出的光功率以及输出的总功率的归一化情况。如图4所示，波导间隔g₂＝150nm时器件的耦合系数为1，信号光全部从第二硅波导输出。随着波导间隔g₂的增大，耦合系数值减小，即从第一硅波导中输出的光功率增大，从第二硅波导中输出的光功率减小，但总输出光功率不受影响，说明了本实施例所提供的可重构集成光耦合器可在不同的耦合系数下维持同样低的插损水平。

图5、图6所示为本实施例提供的可重构集成光耦合器在宽谱下的性能。图5为实施例在1520-1580nm波长范围内在“开”、“关”两种状态下的插入损耗。如图5所示，在“开”状态下，于1550nm处有最低的插入损耗值0.242dB，且在整个波长范围内插入损耗值均保持在小于0.9dB的水平。由于不同波长在材料中对应的折射率会略有差异，最低损耗所对应的是完全满足相位匹配条件的波长。而在“关”状态下，于1550nm处有0.5dB的插入损耗值，且在整个波长范围内插入损耗值均保持在小于0.7dB的水平，不同波长对应的插入损耗值的大小主要是由该波长下GSS4T1折射率的虚部决定的。图6所示为当第五耦合区波导间隔g₂＝150nm时在“开”、“关”两种状态下的串扰。如图6所示，g₂＝150nm时耦合效率为1，此时该器件可等效于一个光开关，状态为“开”时，光全部从第二硅波导的右侧输出，此时于1550nm处的串扰可低至-31.8dB，且在1520-1580nm波段内串扰均低于-13dB；状态为“关”时，光全部从第一硅波导的右侧输出，此时于整个波段内的串扰均低于-46dB。图5和图6所示结果说明了本实施例在其“开”“关”状态切换上的性能十分优良，且两个状态下均有着不错的插损以及串扰性能。

由此可见，本发明提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，有着较为紧凑的结构，插入损耗低，开关状态消光比高，输出波导间串扰小，且利用了非易失性的相变材料仅在切换状态时需要外加功耗而在室温下即不需外加功耗即可维持状态的非易失特性，有效地降低了器件所需功耗。同时由于其结构设计上具有对称性，可实现对任一端口输入、任一方向传输的器件功能无差别特性，能更好地适用于未来的动态可重构光通信系统中。

实施例2：

一种调谐方法，用于对上述实施例1提供的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器进行调谐，包括：

在需要切换光耦合器的工作状态时，外加功耗改变第一混合波导和第二混合波导中的相变材料的状态，以完成工作状态的切换；

外加功耗的具体方式可进行激光照射或外加电压调制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，包括：依次设置的第一硅波导、第一混合波导、第二混合波导和第二硅波导；

所述第一混合波导由第一直波导、第一S波导、第二直波导、第二S波导和第三直波导顺次连接组成，所述第二混合波导由第四直波导、第三S波导、第五直波导、第四S波导和第六直波导顺次连接组成；所述第一直波导和所述第一硅波导构成第一耦合区，所述第三直波导和所述第一硅波导构成第二耦合区，所述第四直波导和所述第二硅波导构成第三耦合区，所述第六直波导和所述第二硅波导构成第四耦合区，所述第二直波导和所述第五直波导构成第五耦合区；

所述第一混合波导和所述第二混合波导中均包含非易失性的相变材料，且所述相变材料为非晶态时，所述第一混合波导与所述第一硅波导之间、所述第二混合波导与所述第二硅波导之间均满足相位匹配；所述相变材料为晶态时，所述第一混合波导与所述第一硅波导之间、所述第二混合波导与所述第二硅波导之间的相位严重失配。

2.如权利要求1所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，所述第一混合波导和所述第二混合波导中的各段波导均包括硅层和覆盖于所述硅层之上的相变材料层，且所述相变材料层的波导宽度不大于所述硅层的波导宽度。

3.如权利要求2所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，所述相变材料为Ge-Sb-Te系化合物或Ge-Sb-Se-Te系化合物。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，所述第一混合波导中，所述第二直波导两侧的波导关于所述第二直波导对称布置；所述第二混合波导中，所述第五直波导两侧的波导关于所述第五直波导对称布置。

5.如权利要求1-3任一项所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，所述第一耦合区、所述第二耦合区、所述第三耦合区和所述第四耦合区的耦合长度及波导间隔均相同。

6.如权利要求1-3任一项所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，所述第一混合波导和所述第二混合波导的波导尺寸相同，所述第一硅波导和所述第二硅波导的波导尺寸相同。

7.如权利要求1-3任一项所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，其表面还沉积有包层。

8.如权利要求1-3任一项所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器，其特征在于，各波导为条波导或脊波导。

9.如权利要求1-8任一项所述的基于相变材料的非易失可重构集成光耦合器的调谐方法，其特征在于，包括：

在需要切换所述光耦合器的工作状态时，外加功耗改变所述第一混合波导和所述第二混合波导中的相变材料的状态，以完成工作状态的切换。