[发明专利]基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片

权利要求书

1.一种基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片，其特征在于：包括一块硅基相控阵接收芯片(11)和一块硅基相控阵发射芯片(12)，且相对平行放置，所述的硅基相控阵接收芯片(11)，由N×N个光相控阵单元构成二维阵列，每个光相控阵单元由前端输入口的光分束器(1)、中间相位调制器(2)和末端光发射口构成，所述的末端光发射口由M×M个波导光栅(3)紧密排列构成；所述的硅基相控阵接收芯片和所述的硅基相控阵发射芯片的结构相同，包括输出口、中间相位调制器和末端光接收口，只是接收芯片光路与发射芯片光路相反，即发射芯片的分束器为接收芯片的合束器，发射芯片的发射口为接收芯片的接收口；每个相控阵单元均可以发射或接收光束并通过调控光束在两芯片间的指向角度，实现光信号从指定输入端口到指定输出端口的严格无阻塞交换，所述的M和N为2以上的正整数。

2.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片，其特征在于所述的每个相控阵单元的发射光束的出射角度由所述的中间相位调制器(2)调节。

3.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片，其特征在于所述的光分束器(1)用于对输入的单路相干光源进行分束，分束光进入到对应的中间相位调制器(2)；该中间相位调制器(2)通过外加电信号改变波导有效折射率从而实现对波导相位的调节；相位调节后的各路光进入发射口，光束按照特定方向输出。

4.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片，其特征在于：所述的光分束器(1)的输入端与相干光源通过光波导端面直接耦合或通过平面光栅垂直耦合。

5.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片，其特征在于所述的光分束器(1)为级联多模干涉器、Y型分束器，或单个星形耦合器。

6.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的大规模集成光开关芯片，其特征在于：所述中间相位调制器(2)为载流子注入型相位调制器，即在硅波导上集成PN结或者PIN结，加正向偏置电压后，载流子注入到波导区域，从而导致波导有效折射率发生改变，实现调相。