[发明专利]基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器

说明书

技术领域

本发明涉及片上光互连网络系统中节点互连技术领域，特别是指一种基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器。

背景技术

当今的处理器正朝着多核心的方向发展，然而，随着处理器核心数量的不断增加，主频不断升高，核与核之间通信需要的带宽也不断增加。传统的电学互连功耗高、延时高、信号失真大，以及带宽受限，已经不能适应这种发展趋势，采用片上光互连网络的方案有望能够很好的解决这个问题。

路由器是构建网络的核心器件，目前片上光学路由器有基于波长选择的波长路由器和基于光开关动态配置的路由器，前者的扩展性较差，波长数与通信的节点数成正比，需要的光源多，系统复杂，而基于光开关的光学路由器具有较好的扩展性。

微环谐振器的结构在1969年被Marcatili提出，限于当时的制造工艺，一直没有被人们所关注。直到近几十年，随着半导体工艺的不断发展，人们又重新对微环谐振器进行了深入而广泛的研究，基于微环谐振器特别是硅基微环谐振器的器件如雨后春笋般的出现。硅基波导的芯层硅和包层二氧化硅具有较高的折射率差，使得硅基波导能够将光场限制在亚微米量级，相对于传统的铌酸锂体系，基于硅基波导的器件具有较小的尺寸。

因此用微环谐振器来实现光开关，具有面积小，功耗小的优点，加之其与传统的CMOS工艺相兼容，将硅基光子器件与电子器件混合集成到同一芯片上完成片上光电混合网络将有望实现。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器，以实现片上光互连网络中节点处5个双向端口的无阻塞的自由通信，同时经过拓扑设计，降低链路的平均损耗和串扰，使片上光网络具有更好的扩展性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器，包括：第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四和第十五微环谐振器1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15；以及第一、第二、第三、第四和第五光波导16、17、18、19、20；其中，该第一光波导16分别通过第一、第二和第三微环谐振器1、2、3耦合至第三、第四和第五光波导18、19、20；该第二光波导17分别通过第四、第五和第六微环谐振器4、5、6耦合至第四、第五和第一光波导19、20、16；该第三光波导18分别通过第七、第八和第九微环谐振器7、8、9耦合至第五、第一和第二光波导20、16、17；该第四光波导19分别通过第十、第十一和第十二微环谐振器10、11、12耦合至第一、第二和第三光波导16、17、18；该第五光波导20分别通过第十三、十四和十五微环谐振器13、14、15耦合至第二、第三和第四光波导17、18、19；该第一光波导16的一端为第一输入端，另一端为第五输出端；该第二光波导17的一端为第二输入端，另一端为第一输出端；该第三光波导18的一端为第三输入端，另一端为第二输出端；该第四光波导19的一端为第四输入端，另一端为第三输出端；该第五光波导20的一端为第五输入端，另一端为第四输出端。

上述方案中，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四和第十五微环谐振器1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15具有相同的半径。

上述方案中，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四和第十五微环谐振器1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15的工作波长一致。

上述方案中，通过改变所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四和第十五微环谐振器1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15的谐振波长，从第一至第五输入端中任一输入端输入的光信号被导向除与该输入端对应的输出端外的其它四个输出端中的任一输出端，并且从各个输入端输入的光信号互不阻塞。