【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光开关网络芯片，具体涉及一种基于swicth&select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片。
技术介绍
1、近年来，互联网通信数据容量每年以50%至60%的速度迅速增长，人们对带宽的需求越来越大。目前，数据中心网络中的重配置主要是由高速电交换开关来完成；输入光信号被转换成电信号，在电域完成交换之后再被转换回光信号输出。尽管电学信号的放大、整形和同步技术成熟，但是光/电/光(o/e/o)转换通常需要光收发器，即用于光/电转换的接收机和用于电/光转换的发射机，这给交换系统带来极大的转换功耗。相比于电交换，光交换技术直接省去了光-电-光的转换过程，且数据比特率、信号格式和协议是透明的，大幅度提高了交换信息吞吐量，且具有更低的功耗和硬件成本优势，有望成为未来数据中心网络最具潜力的交换技术。光开关网络芯片作为光交换技术的核心器件，新一代光网络通信技术也对其提出了更高的技术指标要求。光开关网络芯片的总体性能在很大程度上依赖于拓扑架构的特点，对于同样规模的端口数，好的拓扑架构具有以下特点：1)开关单元总数目少，即芯片面积小；2)开关级数低，即传输损耗低；3)串扰抑制能力强，即信号信噪比高。
2、常用的紧凑型拓扑架构包含benes、cross bar、piloss和switch&select型。benes型在开关级数上占有显著优势被广泛应用，但是其两条光路共用一个开关单元的特点容易产生较高的串扰，限制了应用场景；cross bar型控制简单，但是开关级数巨大，不适合大规模扩展；piloss型的每一
3、因此有必要专利技术一种基于swicth&select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，以解决现有switch&select型的光开关网络芯片存在的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有switch&select型的光开关网络芯片存在受波导交叉的二阶串扰限制，每一条光路通过经历不同数量的波导交叉器件，造成了损耗不均衡的技术问题，而提供一种基于swicth&select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种基于swicth&select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特殊之处在于：
4、包括2n个1×n光开关矩阵单元和一个交叉传输单元；n=2n+1，n≥1；
5、2n个1×n光开关矩阵单元均分为两组，分别为第一组1×n光开关矩阵单元和第二组1×n光开关矩阵单元；
6、第一组1×n光开关矩阵单元的输入端口与外界器件的输出端连接，用于实现光信号的输入；第二组1×n光开关矩阵单元的输出端口与外界器件的输入端连接，用于实现光信号的输出；
7、第一组1×n光开关矩阵单元和第二组1×n光开关矩阵单元设置于交叉传输单元的外侧，第一组1×n光开关矩阵单元的输出端口与交叉传输单元的输入端口连接，第二组1×n光开关矩阵单元的输入端口与交叉传输单元的输出端口连接，交叉传输单元用于实现第一组1×n光开关矩阵单元和第二组1×n光开关矩阵单元之间光信号的层间耦合。
8、进一步地，1×n光开关矩阵单元包括1个1×2光开关基本单元和n-2个2×2光开关基本单元；
9、1×2光开关基本单元一端的一个端口作为1×n光开关矩阵单元的输入端口或输出端口，与外界器件的输出端或输入端连接；
10、n-2个2×2光开关基本单元以数量依次为2、22、23、…、2n-1、2n的规律分为n组，分别为第1组、第2组、第3组、…、第n-1组、第n组；
11、第1组的2个2×2光开关基本单元一端的其中一个端口分别与1x2光开关基本单元另一端的两个端口对应连接；第2组的22个2×2光开关基本单元每2个为一个小组，各个小组中的2个2×2光开关基本单元一端的其中一个端口分别与第1组的2个2×2光开关基本单元另一端的两个端口对应连接；第3组的23个2×2光开关基本单元每2个为一个小组，各个小组中的2个2×2光开关基本单元一端的其中一个端口分别与第2组的22个2×2光开关基本单元另一端的两个端口对应连接；依此类推，第n组的2n个2×2光开关基本单元每2个为一个小组，各个小组中的2个2×2光开关基本单元一端的其中一个端口分别与第n-1组的2n-1个2×2光开关基本单元另一端的两个端口对应连接；第n组的2n个2×2光开关基本单元另一端的两个端口均作为1×n光开关矩阵单元的输出端口或输入端口，用于与交叉传输单元的输入端口或输出端口连接。
12、进一步地，2×2光开关基本单元包括第一2×2连接器、第一相移臂结构和第二2×2连接器；第一2×2连接器、第一相移臂结构和第二2×2连接器顺次级联形成mzi结构；
13、1×2光开关基本单元包括1×2连接器、第二相移臂结构和第三2×2连接器；1×2连接器、第二相移臂结构和第三2×2连接器顺次级联形成mzi结构；
14、1×2连接器的一端与外界器件的输出端或输入端连接；
15、第一2×2连接器的一端与第三2×2连接器的一端连接，或与其他2×2光开关基本单元中第二2×2连接器的一端连接；第二2×2连接器的一端与其他2×2光开关基本单元中第一2×2连接器的一端连接，或与交叉传输单元的输入端口或输出端口连接。
16、进一步地，第一相移臂结构和第二相移臂结构均包括相互平行设置的第一相移臂和第二相移臂；
17、第一相移臂和第二相移臂的两端分别与1×2连接器的两个端口和第三2×2连接器的两个端口连接，或分别与第一2×2连接器和第二2×2连接器的两个端口连接；
18、1×2光开关基本单元和2×2光开关基本单元均包括三个隔热板和用于接入调制电流的四个电极；
19、其中一个隔热板设置于第一相移臂和第二相移臂之间，其余两个隔热板分别设置于第一相移臂和第二相移臂相互远离一侧；
20、四个电极分别设置于第一相移臂和第二相移臂的两端。
21、进一步地，1×2连接器为1×2多模干涉器、定向耦合器或y分支；
22、第一2×2连接器、第二2×2连接器和第三2×2连接器为2×2多模干涉器或定向耦合器。
23、进一步地，1×n光开关矩阵单元包括n-1个2×2光开关基本单元；
24、第1个2×2光开关基本单元一端的一个端口作为1×n光开关矩阵单元的输入端口或输出端口，用于与外界器件的输出端或输入端连接；
25、其余2×2光开关基本单元以数量依次为2、22本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
7.根据权利要求1-6任一所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特
9.根据权利要求8所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于Swicth & Select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于swicth & select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于swicth & select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于swicth & select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于swicth & select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于swicth & select结构且具有均衡损耗的光开关网络芯片，其特征在于：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：任洋明，王斌浩，张文富，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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