[发明专利]光开关和光交换系统

说明书

本发明公开了一种光开关和光交换系统，该光开关包括第一波导、第二波导和第一可动波导，第一波导和第二波导相对于衬底不可移动；第一波导与第二波导位于第一平面内，且第一波导与第二波导不相交；第一可动波导相对于衬底可以移动；其中，当第一可动波导处于第一位置时，第一可动波导与第一波导和第二波导光学解耦，光开关处于关状态；当第一可动波导处于第二位置时，第一可动波导与第一波导和第二波导光学耦合，光开关处于开状态。本发明实施例的光开关包括2个固定的不存在交叉的波导和1个可移动的第一可动波导，不会因为交叉引入损耗，并且光开关在两种状态下均是仅经过绝热耦合器或者仅经过弯曲波导，进一步减小了损耗。

技术领域

本发明涉及光通信领域，并且更具体地，涉及一种光开关和光交换系统。

背景技术

随着密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技术的发展,光纤通信链路中信息传输的速度和容量日益增长，对光通信网络(例如城域网、数据中心等)中信息交换速度和容量的需求也随之增长。全光交换系统成为光通信网络的发展趋势。光开关是实现全光交换系统的关键器件，它可以实现全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接、自愈保护等功能。目前的光开关主要包括传统的机械结构光开关、微电子机械系统(MicroElectrical-Mechanical System，MEMS)光开关、液晶光开关、波导型光开关和半导体光放大器光开关等。

传统的MEMS光开关通常基于静电致动的微反射镜结构，具有插入损耗低、串扰小、消光比高、可扩展性好和控制简单等优点，规模可达1000端口以上，但由于微反射镜旋转速度慢，这类光开关的切换速度通常只能达到毫秒量级，无法满足未来微秒级开关速度的需求。硅基波导型光开关由于其工艺与成熟的互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)工艺兼容，具有成本低、集成度高等优点，易于实现大规模光开关矩阵。利用硅材料的热光效应可以使光开关切换速度达到微秒量级，但硅材料的热光效应较弱，导致折射率变化较小，因此需要嵌入到马赫增德尔干涉仪(Mach-Zehnderinterferometers，MZI)结构中才能实现1×2或者2×2的光开关。大规模的光开关矩阵由光开关级联而成，而MZI结构的光开关在开和关两个状态都有较显著的损耗，且损耗会随着光开关矩阵的规模增大而迅速增长。硅基波导型光开关存在的插入损耗大的问题，限制了其应用。

因此，实现微秒级切换速度、低插入损耗、大端口数和低成本的光开关矩阵是未来发展全光交换技术的重要部分。

发明内容

本申请提供一种光开关和光交换系统，该光开关和光交换系统的切换速度快并且损耗低。

第一方面，本申请提供了一种光开关，所述光开关设置于衬底上，所述光开关包括第一波导、第二波导和第一可动波导，所述第一波导相对于所述衬底不可移动，所述第一波导具有第一输入端口IP1和第一输出端口OP1；所述第二波导相对于所述衬底不可移动，所述第二波导具有第二输出端口OP2，所述第一波导与所述第二波导位于第一平面内，且所述第一波导与所述第二波导不相交；所述第一可动波导相对于所述衬底可以移动；其中，当所述第一可动波导处于第一位置时，(1)所述第一可动波导与所述第一波导光学解耦，并且所述第一可动波导与所述第二波导光学解耦，(2)IP1与OP1光学导通并且IP1与OP2光学阻断；当所述第一可动波导处于第二位置时，(1)所述第一可动波导与所述第一波导光学耦合，并且所述第一可动波导与所述第二波导光学耦合，(2)IP1与OP1光学阻断并且IP1与OP2通过所述第一可动波导光学导通。

其中，第一可动波导处于第一位置时光开关可以称为关(Through)状态，第一可动波导处于第二位置时光开关可以称为开(Drop)状态。

可选地，本申请第一方面的光开关的第一可动波导可以是MEMS光波导。

可选地，本申请第一方面的光开关中所述第一平面可以是与所述衬底平行的平面。