【技术实现步骤摘要】
本技术属于光波导，具体涉及一种光波导器件及光开关系统。
技术介绍
1、人们对通信系统容量的需求促使了全光交换网络的发展，光开关作为全光交换网络的核心设备，具有光路由和光互连的重要作用，被广泛用作光通信系统的路由选择器、波长选择器以及光交叉互连器件。现有的光开关较难实现拓扑级联，应用范围较窄，并且成本高、体积大、损耗大。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术提供一种光波导器件及光开关系统。
2、本技术的目的是采用以下技术方案来实现。依据本技术提出的一种光波导器件，包括第一输入光纤、第二输入光纤，第一输入光纤、第二输入光纤通过第一光纤耦合结构与第一波导结构对准，第一波导结构的另一端与一级多模干涉耦合器结构连接，一级多模干涉耦合器结构与马赫曾德尔结构连接，马赫曾德尔结构的另一端连接二级多模干涉耦合器结构，二级多模干涉耦合器结构的另一端连接第二波导结构，第二波导结构通过第二光纤耦合结构与第一输出光纤、第二输出光纤对准，所述马赫曾德尔结构对应位置设置第一控制电极、第二控制电极。
3、进一步的，包括采用硅衬底的聚合物波导光开关单元芯片，所述硅衬底上依次涂覆下包层、芯层、上包层，芯层包括多模干涉耦合器结构芯层、常规波导结构芯层、马赫曾德尔结构芯层，马赫曾德尔结构芯层对应位置的上包层表面设置第一控制电极、第二控制电极，马赫曾德尔结构包括马赫曾德尔结构芯层，一级多模干涉耦合器结构、二级多模干涉耦合器结构均包括多模干涉耦合器结构芯层，第一波导结构、第二波导结构均包括常规
4、进一步的，所述第一光纤耦合结构、第二光纤耦合结构通过光学胶固定在聚合物波导光开关单元芯片上。
5、进一步的，所述下包层、芯层、上包层涂覆的材质为折射率不同的聚合物波导胶。
6、进一步的，所述马赫曾德尔结构采用具备弧度的结构，马赫曾德尔结构分为两条调制臂，将光路分成两部分，光路分别在两条调制臂上进行传输，两条调制臂均为弧形，并且在光路传输方向上，两条调制臂的间距先增大后减小。
7、一种光开关系统，包括多个通过波导通道连接的光波导器件，多个光波导器件连接形成光开关阵列结构，所述波导通道交叉重叠位置处形成交叉结，所述交叉结的输入端、输出端至交叉结的中心位置设置圆弧过渡结构。
8、进一步的，所述光开关阵列结构采用bene结构，bene结构的n×n光开关系统中分为2log2n-1级，每一级的光波导器件数量是个，光波导器件的总数是个。
9、进一步的，所述光开关阵列结构采用cross-bar结构，cross-bar结构的n×n光开关系统中光波导器件的数量为n2，cross-bar结构的光传输路径上经过的光开关单元的数量在1到2n-1范围内。
10、进一步的，所述光开关阵列结构采用n-stage planar architecture结构，n-stage planar architecture结构的n×n光开关系统中分为串联连接的n级，相邻级光波导器件数量不同，当n为偶数时，一半的级使用个光波导器件，另一半的级使用个光波导器件，创建n×n光开关系统需要个光波导器件。
11、进一步的，所述光开关阵列结构采用switch-and-select结构或dilated banyan结构，两结构组成的任一n×n光开关系统中光波导器件的数量为2n.(n-1)，且光传输路径上的光波导器件的数量为2log2n个。
12、与现有技术相比，本技术的有益之处在于：
13、本技术提出了依托硅衬底平台，利用聚合物作为波导材料，采用马赫曾德尔结构、多模干涉耦合器，实现2×2的光开关功能的光波导器件，能够很好地实现光路在2个输出端口的任意切换，具有潜在经济与应用价值，可以在光通信领域中得到广泛的应用。并且本技术可以根据应用场景的不同，可通过多种拓扑形式，形成光开关阵列系统。
14、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
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1.一种光波导器件，其特征在于：包括第一输入光纤(1-1)、第二输入光纤(1-2)，第一输入光纤(1-1)、第二输入光纤(1-2)通过第一光纤耦合结构(4-1)与第一波导结构(5-1)对准，第一波导结构(5-1)的另一端与一级多模干涉耦合器结构(6-1)连接，一级多模干涉耦合器结构(6-1)与马赫曾德尔结构(7)连接，马赫曾德尔结构(7)的另一端连接二级多模干涉耦合器结构(6-2)，二级多模干涉耦合器结构(6-2)的另一端连接第二波导结构(5-2)，第二波导结构(5-2)通过第二光纤耦合结构(4-2)与第一输出光纤(3-1)、第二输出光纤(3-2)对准，所述马赫曾德尔结构(7)对应位置设置第一控制电极(8-1)、第二控制电极(8-2)。
2.根据权利要求1所述的一种光波导器件，其特征在于：包括采用硅衬底(14)的聚合物波导光开关单元芯片(2)，所述硅衬底(14)上依次涂覆下包层(13)、芯层、上包层(12)，芯层包括多模干涉耦合器结构芯层(9)、常规波导结构芯层(10)、马赫曾德尔结构芯层(11)，马赫曾德尔结构芯层(11)对应位置的上包层(12)表面设置第一控制电极
3.根据权利要求2所述的一种光波导器件，其特征在于：所述第一光纤耦合结构(4-1)、第二光纤耦合结构(4-2)通过光学胶固定在聚合物波导光开关单元芯片(2)上。
4.根据权利要求2所述的一种光波导器件，其特征在于：所述下包层(13)、芯层、上包层(12)涂覆的材质为折射率不同的聚合物波导胶。
5.根据权利要求1所述的一种光波导器件，其特征在于：所述马赫曾德尔结构(7)采用具备弧度的结构，马赫曾德尔结构(7)分为两条调制臂，将光路分成两部分，光路分别在两条调制臂上进行传输，两条调制臂均为弧形，并且在光路传输方向上，两条调制臂的间距先增大后减小。
6.一种光开关系统，其特征在于：包括多个通过波导通道连接的光波导器件，多个光波导器件连接形成光开关阵列结构，所述波导通道交叉重叠位置处形成交叉结，所述交叉结的输入端、输出端至交叉结的中心位置设置圆弧过渡结构。
7.根据权利要求6所述的一种光开关系统，其特征在于：所述光开关阵列结构采用Bene结构，Bene结构的N×N光开关系统中分为2Log2N-1级，每一级的光波导器件数量是个，光波导器件的总数是个。
8.根据权利要求6所述的一种光开关系统，其特征在于：所述光开关阵列结构采用Cross-bar结构，Cross-bar结构的N×N光开关系统中光波导器件的数量为N2，Cross-bar结构的光传输路径上经过的光开关单元的数量在1到2N-1范围内。
9.根据权利要求6所述的一种光开关系统，其特征在于：所述光开关阵列结构采用N-Stage Planar Architecture结构，N-Stage Planar Architecture结构的N×N光开关系统中分为串联连接的N级，相邻级光波导器件数量不同，当N为偶数时，一半的级使用个光波导器件，另一半的级使用个光波导器件，创建N×N光开关系统需要个光波导器件。
10.根据权利要求6所述的一种光开关系统，其特征在于：所述光开关阵列结构采用Switch-and-select结构或Dilated Banyan结构，两结构组成的任一N×N光开关系统中光波导器件的数量为2N·(N-1)，且光传输路径上的光波导器件的数量为2Log2N个。
...【技术特征摘要】
1.一种光波导器件，其特征在于：包括第一输入光纤(1-1)、第二输入光纤(1-2)，第一输入光纤(1-1)、第二输入光纤(1-2)通过第一光纤耦合结构(4-1)与第一波导结构(5-1)对准，第一波导结构(5-1)的另一端与一级多模干涉耦合器结构(6-1)连接，一级多模干涉耦合器结构(6-1)与马赫曾德尔结构(7)连接，马赫曾德尔结构(7)的另一端连接二级多模干涉耦合器结构(6-2)，二级多模干涉耦合器结构(6-2)的另一端连接第二波导结构(5-2)，第二波导结构(5-2)通过第二光纤耦合结构(4-2)与第一输出光纤(3-1)、第二输出光纤(3-2)对准，所述马赫曾德尔结构(7)对应位置设置第一控制电极(8-1)、第二控制电极(8-2)。
2.根据权利要求1所述的一种光波导器件，其特征在于：包括采用硅衬底(14)的聚合物波导光开关单元芯片(2)，所述硅衬底(14)上依次涂覆下包层(13)、芯层、上包层(12)，芯层包括多模干涉耦合器结构芯层(9)、常规波导结构芯层(10)、马赫曾德尔结构芯层(11)，马赫曾德尔结构芯层(11)对应位置的上包层(12)表面设置第一控制电极(8-1)、第二控制电极(8-2)，马赫曾德尔结构(7)包括马赫曾德尔结构芯层(11)，一级多模干涉耦合器结构(6-1)、二级多模干涉耦合器结构(6-2)均包括多模干涉耦合器结构芯层(9)，第一波导结构(5-1)、第二波导结构(5-2)均包括常规波导结构芯层(10)。
3.根据权利要求2所述的一种光波导器件，其特征在于：所述第一光纤耦合结构(4-1)、第二光纤耦合结构(4-2)通过光学胶固定在聚合物波导光开关单元芯片(2)上。
4.根据权利要求2所述的一种光波导器件，其特征在于：所述下包层(13)、芯层、上包层(12)涂覆的材质为折射率不同的聚合物波导胶。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王莹，韩道森，丁树翔，
申请(专利权)人：中航光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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