JP2019511008A - 偏波制御器を内蔵するスイッチマトリクス - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年4月11日に出願された米国特許出願第15/095,746号明細書に基づく優先権を主張するものであり、参照によって完全に本明細書に組み込まれる。
図1は、光スイッチ102および複数の偏波制御器104を含む光スイッチ構造100を示す。光スイッチ102は、複数の出力にスイッチされ得る複数の入力を備える。光スイッチ102は、適切なスイッチングプレーン(switching plane)114a、114b、又は単一のスイッチングプレーンの部分に、入力信号をスイッチすることが出来る複数の入力スイッチングセル112を備え、適切なスイッチングプレーン114a、114b、又は単一のスイッチングプレーンの部分は次に、所望の接続を確立するために適切な出力スイッチングセル116への接続を確立する。図1では、8入力と8出力との間の接続を確立するための特定の8×8スイッチアーキテクチャが示されているが、異なるスイッチアーキテクチャが可能である。用いられる特定のスイッチアーキテクチャに関わらず、スイッチは複数の個々のスイッチングセルから概して形成される。個々のスイッチングセルは、2つの移相器アームによって接続された一対のマルチモード干渉(MMI)カプラを有するマッハツェンダー干渉計(MZI)構造によって提供され得る。
Claims (20)
- 複数の1×2入力スイッチであって、各1×2入力スイッチは、
光ビームを受光するための入力ポートと、
前記光ビームを予め定められた偏波状態で出力するための第1出力ポートおよび第2出力ポートと、
前記入力ポートに連結された、前記光ビームの前記予め画定された偏波状態を提供するための偏波制御器であって、前記光ビームの2つの偏波成分に関連付けられた2つの光路を含む少なくとも1つの偏波制御段を含む、偏波制御器と、
前記少なくとも1つの偏波制御段の前記2つの光路に連結された、前記予め画定された偏波状態の前記光ビームを前記第1出力ポート又は前記第2出力ポートに向けるべく、前記2つの光路において光を混合するための光ミキサ段と
を有する、複数の1×2入力スイッチと、
複数の出力スイッチと、
前記複数の1×2入力スイッチおよび前記複数の出力スイッチに連結された、光路を前記複数の1×2入力スイッチと前記複数の出力スイッチとの間に選択的に確立するための複数の中間スイッチと
を備える、光スイッチマトリクス。 - 前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つは更に、
入力された前記光ビームを複数の直交偏波成分に分離するための入力要素
を有する、請求項1に記載の光スイッチマトリクス。 - 前記入力要素は、
偏波ローテータ・スプリッタ、および
偏波分離表面グレーティングカプラ
のうちの1つを有する、請求項2に記載の光スイッチマトリクス。 - 前記少なくとも1つの偏波制御段のそれぞれ、および前記光ミキサ段は、マッハツェンダー干渉計(MZI)構造を有し、前記MZI構造のアームに配置された少なくとも1つの移相器はカプラで接続された状態である、請求項1に記載の光スイッチマトリクス。
- 前記少なくとも1つの偏波制御段、および前記光ミキサ段の前記カプラのうちの1つ又は複数は、
対称方向性カプラ、
断熱カプラ、および
マルチモード干渉(MMI)カプラ
のうちの1つを有する、請求項4に記載の光スイッチマトリクス。 - 前記少なくとも1つの偏波制御段、および前記光ミキサ段の前記移相器のうちの1つ又は複数は、
熱光学移相器、および
キャリア注入移相器
のうちの1つを有する、請求項4に記載の光スイッチマトリクス。 - 前記偏波制御器および前記光ミキサ段の組み合わせは2段偏波制御器を提供し、前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つの前記偏波制御器および前記光ミキサ段は、
第1マッハツェンダー干渉計(MZI)構造の2つのアームのうちの1つに配置された移相器であって、前記第1MZI構造の前記2つのアームは直交偏波成分に関連付けられた前記光路に連結されている移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第1MZI構造の前記2つのアームに接続された第1光カプラと、
第2MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第2MZI構造の前記2つのアームは前記第1光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第2MZI構造の前記2つのアームに接続している第2光カプラと
を有する、請求項1に記載の光スイッチマトリクス。 - 前記偏波制御器および前記光ミキサ段の組み合わせは3段偏波制御器を提供し、前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つの前記偏波制御器および前記光ミキサ段は、
第1マッハツェンダー干渉計(MZI)構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第1MZI構造の前記2つのアームは直交偏波成分に関連付けられた前記光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第1MZI構造の前記2つのアームに接続された第1光カプラと、
第2MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第2MZI構造の前記2つのアームは前記第1光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第2MZI構造の前記2つのアームに接続された第2光カプラと、
第3MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第3MZI構造の前記2つのアームは前記第2光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第3MZI構造の前記2つのアームに接続された第3光カプラと
を有する、請求項7に記載の光スイッチマトリクス。 - 前記偏波制御器および前記光ミキサ段の組み合わせは4段偏波制御器を提供し、前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つの前記偏波制御器および前記光ミキサ段は、
第1マッハツェンダー干渉計(MZI)構造の前記2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第1MZI構造の前記2つのアームは直交偏波成分に関連付けられた前記光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第1MZI構造の前記2つのアームに接続された第1光カプラと、
第2MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第2MZI構造の前記2つのアームは前記第1光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第2MZI構造の前記2つのアームに接続された第2光カプラと、
第3MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第3MZI構造の前記2つのアームは前記第2光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第3MZI構造の前記2つのアームに接続された第3光カプラと、
第4MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第4MZI構造の前記2つのアームは前記第3光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第4MZI構造の前記2つのアームに接続された第4光カプラと
を備える、請求項7に記載の光スイッチマトリクス。 - 複数の1×2入力スイッチであって、各1×2入力スイッチは、
光ビームを受光するための入力ポートと、
前記光ビームを予め定められた偏波状態で出力するための第1出力ポートおよび第2出力ポートと、
前記入力ポートに連結された、前記光ビームの前記予め画定された偏波状態を提供するための偏波制御器であって、前記光ビームの2つの偏波成分に関連付けられた2つの光路を含む少なくとも1つの偏波制御段を含む、偏波制御器と、
前記少なくとも1つの偏波制御段の前記2つの光路に連結されている、前記予め画定された偏波状態の前記光ビームを前記第1出力ポート又は前記第2出力ポートに向けるべく、前記2つの光路において光を混合するための光ミキサ段と、
複数の出力スイッチと、
前記複数の1×2入力スイッチおよび前記複数の出力スイッチに連結された、光路を前記複数の1×2入力スイッチと前記複数の出力スイッチとの間に選択的に確立するための複数の中間スイッチと
を含む複数の1×2入力スイッチ
を有する、光スイッチマトリクスと、
前記複数の1×2スイッチのそれぞれに関連付けられた入力された前記光ビームの偏波を制御するための、および前記スイッチマトリクスを介して光路をルーティングするための制御器と
を備える、光スイッチ。 - 前記制御器および前記光スイッチマトリクスは、単一のシリコンオンインシュレータ(SOI)チップ上に実装される、請求項10に記載の光スイッチ。
- 前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つは更に、
入力された前記光ビームを複数の直交偏波成分に分離するための入力要素
を有する、請求項11に記載の光スイッチ。 - 前記入力要素は、
偏波ローテータ・スプリッタ、および
偏波分離表面グレーティングカプラ
のうちの1つを有する、請求項12に記載の光スイッチ。 - 前記スイッチマトリクスからオフチップに配置された複数の偏波ローテータおよびスプリッタ(PRS)要素であって、前記複数のPRS要素のうちのそれぞれ1つは前記1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つに関連付けられている複数のPRS要素を更に備える、請求項11に記載の光スイッチ。
- 各偏波制御段および前記光ミキサ段は、マッハツェンダー干渉計(MZI)構造を有し、前記MZI構造のアームに配置された少なくとも1つの移相器はカプラで接続された状態である、請求項10に記載の光スイッチ。
- 前記少なくとも1つの偏波制御段、および前記光ミキサ段の前記カプラのうちの1つ又は複数は、
対称方向性カプラ、
断熱カプラ、および
マルチモード干渉(MMI)カプラ
のうちの1つを有する、請求項15に記載の光スイッチ。 - 前記少なくとも1つの偏波制御段、および前記光ミキサ段の前記移相器のうちの1つ又は複数は、
熱光学移相器、および
キャリア注入移相器
のうちの1つを有する、請求項16に記載の光スイッチ。 - 前記偏波制御器および前記光ミキサ段の組み合わせは2段偏波制御器を提供し、前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つの前記偏波制御器および前記光ミキサ段は、
第1マッハツェンダー干渉計(MZI)構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第1MZI構造の前記2つのアームは直交偏波成分に関連付けられた前記光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第1MZI構造の前記2つのアームに接続された第1光カプラと、
第2MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第2MZI構造の前記2つのアームは前記第1光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第2MZI構造の前記2つのアームに接続された第2光カプラと
を有する、請求項11に記載の光スイッチ。 - 前記偏波制御器および前記光ミキサ段の組み合わせは3段偏波制御器を提供し、前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つの前記偏波制御器および前記光ミキサ段は、
第1マッハツェンダー干渉計(MZI)構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第1MZI構造の前記2つのアームは直交偏波成分に関連付けられた前記光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第1MZI構造の前記2つのアームに接続された第1光カプラと、
第2MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第2MZI構造の前記2つのアームは前記第1光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第2MZI構造の前記2つのアームに接続された第2光カプラと、
第3MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第3MZI構造の前記2つのアームは前記第2光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第3MZI構造の前記2つのアームに接続された第3光カプラと
を有する、請求項11に記載の光スイッチ。 - 前記偏波制御器および前記光ミキサ段の組み合わせは4段偏波制御器を提供し、前記複数の1×2入力スイッチのうちのそれぞれ1つの前記偏波制御器および前記光ミキサ段は、
第1マッハツェンダー干渉計(MZI)構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第1MZI構造の前記2つのアームは直交偏波成分に関連付けられた前記光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第1MZI構造の前記2つのアームに接続された第1光カプラと、
第2MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第2MZI構造の前記2つのアームは前記第1光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第2MZI構造の前記2つのアームに接続された第2光カプラと、
第3MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第3MZI構造の前記2つのアームは前記第2光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第3MZI構造の前記2つのアームに接続された第3光カプラと、
第4MZI構造の2つのアームのうちの1つに配置された少なくとも1つの移相器であって、前記第4MZI構造の前記2つのアームは前記第3光カプラの前記2つの出力光路に連結されている、少なくとも1つの移相器と、
2つの出力光路を提供する前記第4MZI構造の前記2つのアームに接続された第4光カプラと
を有する、請求項11に記載の光スイッチ。
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