CN114236696A - 1×n波长选择性开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1×N波长选择性开关，包括：输入偏振分离器、两个1×N波长选择性开关子单元和输出偏振合波器,所述1×N波长选择性开关子单元包括：相接的(M×N+1)×(M+N)的阵列波导光栅和1×N光开关阵列；M、N≥2且为正整数；所述阵列波导光栅具有M×N+1个输入通道和M+N个输出通道，所述阵列波导光栅连接所述输入偏振分离器和所述输出偏振合波器。本发明还公开了另一种1×N波长选择性开关，包括1×N波长选择性开关子单元。本发明具有较好的扩展性，能够满足WDM通信系统中的网络结点对低成本、低功耗和高性能WSS的要求。
Description
技术领域
本发明涉及光通信器件，尤其涉及1×N波长选择性开关。
背景技术
1×N波长选择性开关(wavelength selective switch,WSS)是一种能够将输入波分复用(Wavelength division multiplexing，WDM)信号按波长分配到N个任意输出端口的光学器件。基于WSS的无色、无方向和无阻塞的可重构光学上载/下载复用器是波分复用光通信系统的网络节点中的关键器件之一。一个典型的WSS主要由波长解复用器、开关单元阵列和波长复用器组成。常见的具有多个输出的WSS主要有如下三类：基于自由空间光学的WSS，基于平面光波导的WSS，以及混合型的WSS，即综合前两者，利用平面光波导器件和硅基液晶(LCOS)光开关或者MEMS光开关的组合。基于LCOS的自由空间WSS已经商业化应用，但是关于透镜和开关的装配需要非常高的精度，使得成本十分昂贵，并且器件尺寸很大。基于光波导的WSS，由于其加工工艺可以和CMOS工艺兼容，具有极大的成本优势，适合大规模生产，成为了近年来WSS的研究热点，特别是在高折射率差平台(比如氮化硅和绝缘体上的硅SOI平台等)上，利用波导对光的强限制，使高密度集成成为了可能，超紧凑尺寸和低功耗的WSS在未来将极具发展潜力。
传统的基于光波导的WSS具有非常多的波导交叉以及额外器件比如耦合器的引入，这都增大了WSS的损耗和串扰，限制了WSS的可扩展性。利用高折射率差SiN波导的阵列波导光栅(arrayed waveguide grating,AWG)集成硅的热光开关实现了一个小型化的偏振无关且具有灵活格点的1×2WSS，为了实现偏振无关特性，利用了6个AWG同时具有多个波导交叉，造成器件串扰和损耗都很大。在硅光子平台上提出了基于多个AWG、一个共享的平板波导区域、波前控制波导和分布式布拉格反射器级联的WSS，该WSS无波导交叉，具有较好的可扩展性，但由于共享一个大的平板波导区域，具有较大尺寸，受工艺影响较大，其性能欠佳。进一步，又提出了基于交错复用器(interleaver)、带折回波导的AWG和1×M的光开关阵列来实现一个1×M的WSS，但由于级联器件较多以及波导交叉，实验论证的器件性能较差。
需要克服现有波导型WSS面临的性能和扩展性较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1×N波长选择性开关，各路径中无波导交叉，具有较好的扩展性，能够满足WDM通信系统中的网络结点对低成本、低功耗和高性能WSS的要求。
实现上述目的的技术方案是：
一种1×N波长选择性开关，包括：输入偏振分离器、两个1×N波长选择性开关子单元和输出偏振合波器,
所述1×N波长选择性开关子单元包括：相接的(M×N+1)×(M+N)的阵列波导光栅(AWG)和1×N光开关阵列；M、N≥2且为正整数；
所述阵列波导光栅具有M×N+1个输入通道和M+N个输出通道，
所述阵列波导光栅连接所述输入偏振分离器和所述输出偏振合波器。
优选的，所述阵列波导光栅中：第一个输入通道接收所述输入偏振分离器的波导，并对应M个输出通道；该M个输出通道通过所述1×N光开关阵列连接另外M×N个输入通道；该M×N个输入通道对应另外N个输出通道；该N个输出通道连接所述输出偏振合波器。
优选的，所述1×N光开关阵列包括M个1×N光开关单元，每个1×N光开关单元对应一个输入通道和N个输出通道，每个1×N光开关单元连接对应的输入通道和对应的N个输出通道。
优选的，所述第一个输入通道中传输的M个波长λ1，λ2,…,λM解复用到所述M个输出通道；该M个输出通道经过M个1×N光开关单元后再折回到所述M×N个输入通道，该M×N个输入通道中的M个波长再复用到所述N个输出通道；
每个1×N光开关单元将对应的波长λi切换到输入通道i-j，1≤i≤M，1≤j≤N，并从输出通道#j输出。
优选的，所述M×N个输入通道中仅有M个通道被激活且该M个通道的选取由各1×N光开关单元决定。
优选的，所述第一个输入通道关于输入自由传输区中心线的夹角为α；所述N个输出通道中的第一个输出通道关于输出自由传输区中心线的夹角为γ1；α＝γ1；
所述阵列波导光栅中，nsida sinα+naiΔL+nsi da sinθi＝mλi，nsi和nai分别是自由传输区和阵列波导中对应波长λi的有效折射率，da是相邻阵列波导在自由传输区交界面上的中心间距，ΔL是阵列波导中相邻阵列波导的长度差，θi是第i个输出波导与输出自由传输区中心线的夹角,m是整数衍射级次；
在M×N个输入通道i-j中，1≤i≤M，1≤j≤N，编号为i-1的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-1等于θi；编号为i-j的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-j满足nsida sinβi-j+naiΔL+nsi da sinγj＝mλi，γj是第#j根输出波导与输出自由传输区中心线的夹角。
优选的，所述阵列波导光栅中，所述第一输入通道接收的波导在输入自由传输区上的波导宽度wi-a等于M个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-a；对于M×N个输入通道的对应波导i-j在输入自由传输区上的波导宽度wi-b等于N个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-b。
本发明的1×N波长选择性开关，包括：1×N波长选择性开关子单元，
所述1×N波长选择性开关子单元包括：相接的(M×N+1)×(M+N)的阵列波导光栅和1×N光开关阵列；M、N≥2且为正整数；
所述阵列波导光栅具有M×N+1个输入通道和M+N个输出通道。
优选的，所述阵列波导光栅中：第一个输入通道作为输入端，并对应M个输出通道；该M个输出通道通过所述1×N光开关阵列连接另外M×N个输入通道；该M×N个输入通道对应另外N个输出通道；该N个输出通道作为输出端；
所述1×N光开关阵列包括M个1×N光开关单元，每个1×N光开关单元对应一个输入通道和N个输出通道，每个1×N光开关单元连接对应的输入通道和对应的N个输出通道。
优选的，所述第一个输入通道中传输的M个波长λ1，λ2,…,λM解复用到所述M个输出通道；该M个输出通道经过M个1×N光开关单元后再折回到所述M×N个输入通道，该M×N个输入通道中的M个波长再复用到所述N个输出通道；
每个1×N光开关单元将对应的波长λi切换到输入通道i-j，1≤i≤M，1≤j≤N，并从输出通道#j输出；
所述M×N个输入通道中仅有M个通道被激活且该M个通道的选取由各1×N光开关单元决定；
所述第一个输入通道关于输入自由传输区中心线的夹角为α；所述N个输出通道中的第一个输出通道关于输出自由传输区中心线的夹角为γ1；α＝γ1；
所述阵列波导光栅中，nsida sinα+naiΔL+nsi da sinθi＝mλi，nsi和nai分别是自由传输区和阵列波导中对应波长λi的有效折射率，da是相邻阵列波导在自由传输区交界面上的中心间距，ΔL是阵列波导中相邻阵列波导的长度差，θi是第i个输出波导与输出自由传输区中心线的夹角,m是整数衍射级次；
在M×N个输入通道i-j中，1≤i≤M，1≤j≤N，编号为i-1的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-1等于θi；编号为i-j的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-j满足nsida sinβi-j+naiΔL+nsi da sinγj＝mλi，γj是第#j根输出波导与输出自由传输区中心线的夹角；
所述阵列波导光栅中，所述第一输入通道接收的波导在输入自由传输区上的波导宽度wi-a等于M个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-a；对于M×N个输入通道的对应波导i-j在输入自由传输区上的波导宽度wi-b等于N个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-b。
本发明的有益效果是：本发明利用带折回波导且工作在双向传输状态的阵列波导光栅和1×N光开关阵列来实现1×N波长选择性开关，具有紧凑尺寸和大的工艺容差。满足WDM通信系统的各网络结点对低成本、低功耗和可扩展性的WSS的需求。
整个方案兼容于偏振敏感和不敏感的波导平台，对于具有偏振敏感的波导结构，利用偏振分集的思想，将来自于光纤的输入光耦合到片上偏振分离器并产生两路相同的TE(Transverse Electric,横电)光，再使用两个完全相同的1×N波长选择性开关子单元来分别处理两路TE光，最后将各自对应波导编号的输出光通过输出偏振合波器进行合波，解决了高折射差平台上的1×N波长选择性开关的偏振敏感问题。对于偏振不敏感的波导结构，仅需使用一个1×N波长选择性开关子单元，即一个带折回波导的阵列波导光栅和一组1×N光开关来实现1×N波长选择性开关。本发明适用于各种材料平台，特别适用于高折射差的材料平台，比如绝缘体上的硅SOI和氮化硅SiN平台，同时也适用于混合材料平台，比如阵列波导光栅制作在SiN材料上而1×N光开关阵列制作在硅波导上等。
附图说明
图1是本发明的适用于偏振敏感波导的1×N波长选择性开关的结构图；
图2是图1中输入偏振分离器的一种示意结构图；
图3是图1中输入偏振分离器的另一种示意结构图；
图4是图1中1×N波长选择性开关子单元的结构示意图，同时也是本发明给出的适用于偏振不敏感波导的1×N波长选择性开关的结构框图；
图5是图1中所使用的(M×N+1)×(M+N)AWG的一个结构示意图；
图6是图5中M×N+1个输入波导和输入平板波导区交界处的放大图；
图7是图5中M+N个输出波导和输出平板波导区交界处的放大图；
图8是图4中的一个1×N光开关单元的结构示意图；
图9是图8中切割线AA’处的截面放大图；
图10是图8中2×2耦合器的结构示意图；
图11是本发明设计的一个基于SOI平台的12个波长且波长间隔为400GHz的偏振不敏感的1×2WSS；
图12是图11中奇数编号λ1，λ3，…，λ11输入波长从输出通道#1输出，偶数编号λ2，λ4，…，λ12输入波长从输出通道#2输出的仿真示例光谱图；
图13是图11中编号λ1，λ2，λ3输入波长从输出通道#2输出，编号λ4，λ5，…，λ12输入波长从输出通道#1输出的仿真示例光谱图；
图14是图11中编号λ1，λ4，λ5，λ9，λ10，λ12输入波长从输出通道#1输出，编号λ2，λ3，λ6，λ7，λ8，λ11输入波长从输出通道#2输出的仿真示例光谱图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1-7，本发明的1×N波长选择性开关，包括：输入偏振分离器1、两个1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)和输出偏振合波器3。1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)包括：相接的(M×N+1)×(M+N)的阵列波导光栅8和1×N光开关阵列9，M、N≥2且为正整数。阵列波导光栅8具有M×N+1个输入通道和M+N个输出通道。阵列波导光栅8连接输入偏振分离器1和所述输出偏振合波器3。
阵列波导光栅8中，通道对应方式如下：
第一个输入通道0接收输入偏振分离器的波导1a(1b)，并对应M个输出通道(1,2，…,M)16；该M个输出通道16通过1×N光开关阵列9连接另外M×N个输入通道(1-1,1-2,…,1-N,2-1，…,M-N)12；该M×N个输入通道12对应另外N个输出通道(#1，#2,…,#N)11；该N个输出通道11连接输出偏振合波器3。
1×N光开关阵列9包括M个1×N光开关单元10，每个1×N光开关单元10对应一个输入通道和N个输出通道，每个1×N光开关单元连接对应的输入通道和对应的N个输出通道。
阵列波导光栅8的工作方式如下：
第一个输入通道0中传输的M个波长λ1，λ2,…,λM(λ’1，λ’2,…,λ’M)解复用到阵列波导光栅8输出端的M个输出通道16，该M个输出通道16经过M个1×N光开关单元10后再折回到阵列波导光栅8输入端的M×N个输入通道12，该M×N个输入通道12中的M个波长再复用到阵列波导光栅8的N个输出通道11，1×N光开关阵列9中的每一个1×N光开关单元10实现将输入端27的波长λi(λ’i)(1≤i≤M)切换到阵列波导光栅8的输入通道i-j(1≤j≤N)12，阵列波导光栅8的M×N个输入通道12中仅有M个通道被激活且该M个通道的选取由各1×N光开关单元10决定，阵列波导光栅8的M×N个输入通道12，编号为i-j(1≤j≤N)的输入通道对应AWG的输出通道#j(1≤j≤N)，即波长λi(λ’i)出现在编号为i-j(1≤j≤N)的输入通道将从输出通道#j(1≤j≤N)输出。i，j为正整数。
阵列波导光栅8中，第一个输入通道0关于输入自由传输区中心线17的夹角为α18；N个输出通道11中的第一个输出通道#1关于输出自由传输区中心线19的夹角为γ1；α＝γ1。
对于第一个输入通道0中传输的M个波长通过如下关系解复用到相应的M个输出通道16：nsida sinα+naiΔL+nsi da sinθi＝mλi，其中，nsi和nai分别是自由传输区13(15)和阵列波导14中对应波长λi的有效折射率，da是相邻阵列波导在自由传输区交界面上的中心间距，ΔL是阵列波导14中相邻阵列波导的长度差，θi是第i(1≤i≤M)个输出波导与输出自由传输区中心线19的夹角,m是整数衍射级次。
在M×N个输入通道i-j(1≤i≤M,1≤j≤N)12中，编号为i-1的输入波导与输入自由传输区中心线17的夹角βi-1等于θi；编号为i-j的输入波导与输入自由传输区中心线17的夹角βi-j满足nsida sinβi-j+naiΔL+nsi da sinγj＝mλi，其中，γj是第#j(1≤j≤N)根输出波导11与输出自由传输区中心线19的夹角。
阵列波导光栅8中，第一输入通道0接收的波导1a(1b)在输入自由传输区13上的波导宽度wi-a 23等于M个输出通道16的对应波导在输出自由传输区15上的波导宽度wo-a 25；即wi-a＝wo-a。对于M×N个输入通道的对应波导i-j 12在输入自由传输区13上的波导宽度wi-b 24等于N个输出通道11的对应波导在输出自由传输区15上的波导宽度wo-b 26，即wi-b＝wo-b。wi-a 23和wi-b 24可以相同或者不同。
当所用阵列波导光栅8具有大的偏振相关性时，来自于光纤的随机偏振态的入射光首先经过输入偏振分离器1将入射光4转化为两路波导中的TE(横电)偏振光5(7)，该两路TE光5(7)分别经过完全相同的1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)后，从编号为#1到#N的N根波导(N个输出通道11)输出，两个1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)中具有相同编号(#1到#N)的输出光再经过一个输出偏振合波器3合波后输出。
当所用阵列波导光栅8无偏振相关性时，将无需输入偏振分离器1和输出偏振合波器3且整个1×N波长选择性开关简化为一个1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)。即，本发明的1×N波长选择性开关，包括1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)。
图8是一个1×N光开关的典型实施方案图，该光开关的基本单元是一个2×2的等臂MZI(马赫-曾德干涉)结构，通过调节MZI中一臂上的金属加热器可以控制输入光从MZI的任一输出端输出，如图11的插入图所示。为了降低该MZI单元的功耗，提高调制效率，可以在金属加热器周围引入适当的隔离槽，如图9所示。该MZI结构中所使用的3dB耦合的典型结构如图10所示，可以是基于MMI结构或者是方向耦合器结构。需要注意的是，此处只是举例简单介绍一下1×N光开关的实现方案，并不是为了限制它的实现方式。图8、9中，28表示2×2MZI单元；29表示2×2MZI单元中的的2×2耦合器；30表示2×2MZI单元中的金属加热器；31表示金属加热器周围的隔离槽；32表示AA’处的截面图；33表示1×N光开关单元10的N个输出；34表示MZI中两臂的光波导。
此外，本发明中给出的方案图1和图4中，阵列波导光栅8和1×N光开关阵列9可以制作在同一个材料平台上，也可以是不同材料平台，比如阵列波导光栅8制作在氮化硅材料上，1×N光开关阵列9制作在硅波导上，然后将二者在垂直方向上通过上下耦合的方式结合在一起。但无论怎样，都是通过1×N光开关阵列9来控制各波长从WSS中输出的通道位置，作用一样，都属于本发明的范畴。
下面以一个实际的例子来对本发明作进一步阐述：
以常用的绝缘体上的硅SOI平台为例，硅芯层的厚度为220nm，考虑到工艺制作水平，波导宽度的选取一般在450nm，同时为了减小损耗和相位误差，波导宽度常取为800nm或1μm，故基于该尺寸下的AWG具有非常大的偏振相关性。因此，利用本发明提出的图1方案，即偏振分集的方案，来实现一个12波长且波长间隔为400GHz的偏振不敏感1×2WSS。
为了实现偏振分集，将光纤中随机偏振态的输入光通过输入偏振分离器1耦合到两路波导1a和1b中，1a和1b分别处理光纤中正交分解的两个偏振分量，输入偏振分离器1的两个举例实施结构如图2和图3所示。在图2中，利用2D光栅耦合器可以将光纤中正交的两个偏振分量分别耦合到波导中的TE基模进行传输，在图3中，将光纤中正交的两个偏振分量分别耦合到波导中的TE和TM(Transverse Magnetic，横磁)基模6，同时TM基模再旋转成TE基模，最后变成两路TE基模7。由于经过输入偏振分离器1后在两路波导1a和1b中传输的都是M个波长的两个TE分量(λ1，λ2,…,λM/λ’1，λ’2,…,λ’M)，故可以利用两个完全相同的(M×N+1)×(M+N)的AWG8来分别处理这两个TE分量，且在1×N光开关阵列9中，两个1×N波长选择性开关子单元2-a和2-b具有相同的开关状态。在两个1×N波长选择性开关子单元2-a和2-b中具有相同编号的输出端口通过一个输出偏振合波器3进行合波，即输入偏振分离器1的反向使用，即反向使用2D光栅耦合器(图2)和图3。故两路TE分量的光分别经过两个完全相同的(M×N+1)×(M+N)AWG8后，再通过偏振合波器3合并为正交的两个偏振分量输出。
实现偏振不敏感的1×2WSS，即M＝12，N＝2，需要设计一个(24+1)×(12+2)AWG和12个1×2光开关。图11是据此设计的一个在SOI平台上的偏振不敏感的1×2WSS。它使用2D光栅耦合器(图2)接收来自于光纤的12个波长信号，利用2×2的等臂MZI结构来实现12个1×2光开关阵列。为了降低光开关的功耗，提高调制效率，在金属加热器的周围引入了热隔离槽。图11的上部插入图给出了1×2光开关在“开”和“关”状态下光从不同输出口输出的示意。图12、13和14给出了12个1×2光开关阵列中每个1×2光开关处于不同“开”和“关”状态下，从WSS的两个输出端口#1和#2中得到的仿真光谱图。可以看出，通过切换各开关单元的状态，可以实现12个输入波长分别从输出端口#1或#2中输出。
对于WSS中所使用的AWG，如果是偏振不敏感的，即对光纤的任意输入偏振态，AWG的输入输出光谱不受影响，那么本发明提出的图1方案可以简化为一个1×N波长选择性开关子单元2-a(2-b)，如图4所示。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (10)
1.一种1×N波长选择性开关，其特征在于，包括：输入偏振分离器、两个1×N波长选择性开关子单元和输出偏振合波器,
所述1×N波长选择性开关子单元包括：相接的(M×N+1)×(M+N)的阵列波导光栅和1×N光开关阵列；M、N≥2且为正整数；
所述阵列波导光栅具有M×N+1个输入通道和M+N个输出通道，
所述阵列波导光栅连接所述输入偏振分离器和所述输出偏振合波器。
2.根据权利要求1所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述阵列波导光栅中：第一个输入通道接收所述输入偏振分离器的波导，并对应M个输出通道；该M个输出通道通过所述1×N光开关阵列连接另外M×N个输入通道；该M×N个输入通道对应另外N个输出通道；该N个输出通道连接所述输出偏振合波器。
3.根据权利要求2所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述1×N光开关阵列包括M个1×N光开关单元，每个1×N光开关单元对应一个输入通道和N个输出通道，每个1×N光开关单元连接对应的输入通道和对应的N个输出通道。
4.根据权利要求3所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述第一个输入通道中传输的M个波长λ1，λ2,…,λM解复用到所述M个输出通道；该M个输出通道经过M个1×N光开关单元后再折回到所述M×N个输入通道，该M×N个输入通道中的M个波长再复用到所述N个输出通道；
每个1×N光开关单元将对应的波长λi切换到输入通道i-j，1≤i≤M，1≤j≤N，并从输出通道#j输出。
5.根据权利要求4所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述M×N个输入通道中仅有M个通道被激活且该M个通道的选取由各1×N光开关单元决定。
6.根据权利要求4所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述第一个输入通道关于输入自由传输区中心线的夹角为α；所述N个输出通道中的第一个输出通道关于输出自由传输区中心线的夹角为γ1；α＝γ1；
所述阵列波导光栅中，nsida sinα+naiΔL+nsida sinθi＝mλi，nsi和nai分别是自由传输区和阵列波导中对应波长λi的有效折射率，da是相邻阵列波导在自由传输区交界面上的中心间距，ΔL是阵列波导中相邻阵列波导的长度差，θi是第i个输出波导与输出自由传输区中心线的夹角,m是整数衍射级次；
在M×N个输入通道i-j中，1≤i≤M，1≤j≤N，编号为i-1的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-1等于θi；编号为i-j的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-j满足nsida sinβi-j+naiΔL+nsida sinγj＝mλi，γj是第#j根输出波导与输出自由传输区中心线的夹角。
7.根据权利要求4所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述阵列波导光栅中，所述第一输入通道接收的波导在输入自由传输区上的波导宽度wi-a等于M个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-a；对于M×N个输入通道的对应波导i-j在输入自由传输区上的波导宽度wi-b等于N个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-b。
8.一种1×N波长选择性开关，其特征在于，包括：1×N波长选择性开关子单元，
所述1×N波长选择性开关子单元包括：相接的(M×N+1)×(M+N)的阵列波导光栅和1×N光开关阵列；M、N≥2且为正整数；
所述阵列波导光栅具有M×N+1个输入通道和M+N个输出通道。
9.根据权利要求8所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述阵列波导光栅中：第一个输入通道作为输入端，并对应M个输出通道；该M个输出通道通过所述1×N光开关阵列连接另外M×N个输入通道；该M×N个输入通道对应另外N个输出通道；该N个输出通道作为输出端；
所述1×N光开关阵列包括M个1×N光开关单元，每个1×N光开关单元对应一个输入通道和N个输出通道，每个1×N光开关单元连接对应的输入通道和对应的N个输出通道。
10.根据权利要求9所述的1×N波长选择性开关，其特征在于，所述第一个输入通道中传输的M个波长λ1，λ2,…,λM解复用到所述M个输出通道；该M个输出通道经过M个1×N光开关单元后再折回到所述M×N个输入通道，该M×N个输入通道中的M个波长再复用到所述N个输出通道；
每个1×N光开关单元将对应的波长λi切换到输入通道i-j，1≤i≤M，1≤j≤N，并从输出通道#j输出；
所述M×N个输入通道中仅有M个通道被激活且该M个通道的选取由各1×N光开关单元决定；
所述第一个输入通道关于输入自由传输区中心线的夹角为α；所述N个输出通道中的第一个输出通道关于输出自由传输区中心线的夹角为γ1；α＝γ1；
所述阵列波导光栅中，nsida sinα+naiΔL+nsida sinθi＝mλi，nsi和nai分别是自由传输区和阵列波导中对应波长λi的有效折射率，da是相邻阵列波导在自由传输区交界面上的中心间距，ΔL是阵列波导中相邻阵列波导的长度差，θi是第i个输出波导与输出自由传输区中心线的夹角,m是整数衍射级次；
在M×N个输入通道i-j中，1≤i≤M，1≤j≤N，编号为i-1的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-1等于θi；编号为i-j的输入波导与输入自由传输区中心线的夹角βi-j满足nsida sinβi-j+naiΔL+nsida sinγj＝mλi，γj是第#j根输出波导与输出自由传输区中心线的夹角；
所述阵列波导光栅中，所述第一输入通道接收的波导在输入自由传输区上的波导宽度wi-a等于M个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-a；对于M×N个输入通道的对应波导i-j在输入自由传输区上的波导宽度wi-b等于N个输出通道的对应波导在输出自由传输区上的波导宽度wo-b。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111584954.8A CN114236696A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 1×n波长选择性开关 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111584954.8A CN114236696A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 1×n波长选择性开关 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114236696A true CN114236696A (zh) | 2022-03-25 |
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ID=80761649
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111584954.8A Pending CN114236696A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 1×n波长选择性开关 |
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|---|---|
| CN (1) | CN114236696A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090220234A1 (en) * | 2006-04-20 | 2009-09-03 | National University Corporation Nagoya University | Optical Waveband Demultiplexer, Optical Waveband Multiplexer, and Optical Waveband Selective Switch |
| CN103091782A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-08 | 浙江大学 | 一种带有偏振控制的阵列波导光栅模块 |
| JP2013097108A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長選択スイッチ |
| CN110850524A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-02-28 | 浙江工业大学 | 一种实现片上多波长复用的系统 |
-
2021
- 2021-12-22 CN CN202111584954.8A patent/CN114236696A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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