一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关制造技术

本申请公开了一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，包括：衬底、光输入阵列、第一可调光分路器、延迟线结构、光分路器和光输出阵列；光输入阵列、第一可调光分路器、延迟线结构、光分路器和光输出阵列依次连接，并集成在衬底上。衬底由硅或高折射率半导体材料制成；光输入阵列、第一可调光分路器、延迟线结构、光分路器和光输出阵列均由低折射率波导材料制成；第一可调光分路器和延迟线结构中的电极部分均由金属材料制成。本申请采用低损耗低折射率光分路阵列可有效降低器件损耗，采用标准光器件集成，提高了工艺稳定性和重复性，采用延迟线和马赫

【技术实现步骤摘要】
一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关


[0001]本申请属于全光网光交换
，具体涉及一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关。

技术介绍

[0002]量子通信是量子力学和通信理论相结合产生的交叉学科，诞生30年来，已经从理论构想向实用化过渡。随着量子计算机的发展，经典的加密技术面临着前所未有的挑战。2018年1月，英特尔在美国拉斯维加斯消费电子展上发布具有49量子比特的超导量子测试芯片。2018年3月，谷歌展示了最新研制的72量子比特的可编程超导量子处理器“Bristlecone”，并称这一处理器有望实现“量子优越性”。2019年9月，IBM推出全球首台53位的量子计算机，并将付诸商用。计算机领域的研究人员将拥有50量子比特的量子计算机称为“量子霸权”，它可以实施目前常规的超级计算机所不能完成的任务。不过上述研究离量子计算机的商用化还有一段距离。量子计算机的并行计算能力提高了计算效率并将运算速度提高几个数量级，这使得目前广泛应用的密码体制无法抵抗量子计算的穷举攻击(至少在理论上)。因此，研究可以抵抗量子计算攻击的量子保密通信技术势在必行。
[0003]相对于传统的密码通信，基于量子密钥分发的量子保密通信系统的安全性是基于量子力学的基本原理而不是数学计算的复杂性，利用海森堡不确定性原理和未知量子态不可克隆原理来发现窃听的存在，在理论上确保了信息的无条件安全性。量子保密通信最为关键的部分是量子密钥分发的实现。密钥分发过程中编码方式的选择决定了整个系统的传输效率及成码率。因此，研究量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)系统中的编解码方案有着重要意义。
[0004]在基于光纤的QKD系统中，外界环境的变化，如温度和机械扰动等，会引入相位和偏振不稳定，严重影响系统的性能，尤其在长距离通信系统中。虽然这些不稳定可以通过适当的补偿方法降低其影响，但是实时的反馈和补偿会降低密钥传输速率，也会增加成本。QKD系统的另一个问题是，解码端由于工艺误差难以保证精确的分光比，这大大影响了不同量子通信协议的应用范围。
[0005]随着平面光波导技术的发展，基于硅工艺的平面光波导(Planar Lightwave Circuit,PLC)技术开始被广泛应用，它可以集成阵列波导光栅(Array Waveguide Grate,AWG)、分光器、可调光衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)以及光开关等多种器件，提高了集成度，降低了系统成本，并且可实现批量生产，最适合于构建二维ROADM。通过人们在实际应用中的摸索，逐渐发现解决上述问题的一个可行方案是使用PLC技术，该技术可以制造稳定的光干涉仪系统，消除相位和偏振不稳定的影响。

技术实现思路

[0006]本申请旨在解决现有技术的不足，提出一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，既保证较低的器件损耗，又得到功耗低、脉冲均衡的可调节光开关，实现波长无关、方向
无关。
[0007]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0008]一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，包括：衬底、光输入阵列、第一可调光分路器、延迟线结构、光分路器和光输出阵列；
[0009]所述光输入阵列、所述第一可调光分路器、所述延迟线结构、所述光分路器和所述光输出阵列依次连接，并集成在所述衬底上。
[0010]优选的，所述衬底由硅或高折射率半导体材料制成；
[0011]所述光输入阵列、所述第一可调光分路器、所述延迟线结构、所述光分路器和所述光输出阵列均由低折射率波导材料制成；
[0012]所述第一可调光分路器和所述延迟线结构中的电极部分均由金属材料制成。
[0013]优选的，所述低折射率波导材料为光波导材料。
[0014]优选的，所述光输入阵列由第一输入波导和第二输入波导组成。
[0015]优选的，所述第一可调光分路器包括马赫
‑
曾德尔干涉仪结构；
[0016]所述马赫
‑
曾德尔干涉仪结构包括第一定向耦合波导、第二定向耦合波导、第三定向耦合波导、第四定向耦合波导、第一调制电极和第二调制电极；
[0017]所述第一定向耦合波导和所述第二定向耦合波导构成第一个定向耦合器、所述第三定向耦合波导和所述第四定向耦合波导构成第二个定向耦合器并以两个波导臂相连，两波导臂上分别制作所述第一调制电极和所述第二调制电极。
[0018]优选的，所述延迟线结构由长臂和短臂组成；
[0019]所述长臂由绕圈波导结构构成；
[0020]所述短臂上集成有第二可调光分路器和第三调制电极。
[0021]优选的，所述光分路器包括定向耦合器结构，由2个固定间距的第五定向耦合波导和第六定向耦合波导构成。
[0022]优选的，所述光输出阵列由第一输出波导和第二输出波导构成。
[0023]与现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0024](1)本申请采用低损耗低折射率光分路阵列可有效降低器件损耗；
[0025](2)本申请采用标准光器件集成，提高了工艺稳定性和重复性；
[0026](2)本申请采用非对称延迟线结构和马赫
‑
曾德尔干涉仪集成结构，实现了较大范围的精准光功率调节。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例的整体结构示意图。
[0029]附图标记说明：
[0030]1、衬底；2、光输入阵列；3、第一可调光分路器；4、延迟线结构；5、光分路器；6、光输出阵列；201、第一输入波导；202、第二输入波导；301、第一定向耦合波导；302、第二定向耦合波导；303、第一调制电极；304、第二调制电极；305、第三定向耦合波导；306、第四定向耦
合波导；401、长臂波导；402、短臂波导；403、第二可调光分路器；404、第三调制电极；501、第五定向耦合波导；502、第六定向耦合波导；601、第一输出波导；602、第二输出波导。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0033]在本实施例中，如图1所示，一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，包括：衬底1、光输入阵列2、第一可调光分路器3、延迟线结构4、光分路器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，其特征在于，包括：衬底、光输入阵列、第一可调光分路器、延迟线结构、光分路器和光输出阵列；所述光输入阵列、所述第一可调光分路器、所述延迟线结构、所述光分路器和所述光输出阵列依次连接，并集成在所述衬底上。2.根据权利要求1所述一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，其特征在于，所述衬底由硅或高折射率半导体材料制成；所述光输入阵列、所述第一可调光分路器、所述延迟线结构、所述光分路器和所述光输出阵列均由低折射率波导材料制成；所述第一可调光分路器和所述延迟线结构中的电极部分均由金属材料制成。3.根据权利要求2所述一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，其特征在于，所述低折射率波导材料为光波导材料。4.根据权利要求1所述一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，其特征在于，所述光输入阵列由第一输入波导和第二输入波导组成。5.根据权利要求1所述一种单输入双输出脉冲均衡可调节光开关，其特征在于，所述第一可调光分路器包括马赫
...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘盼，游金，张钰晗，贾中华，余文俊，董凌宇，安韦操，汤郑平，
申请(专利权)人：安庆师范大学，
类型：发明
国别省市：