[发明专利]一种基于串联双环谐振器的4×4无阻塞波长选择路由器

说明书

本发明公开了一种基于串联双环谐振器的4×4无阻塞波长选择路由器，包括四组串联双环谐振器和四个十字交叉结；四组串联双环谐振器之间相互通过波导连接，使得该波长选择路由器只有四个输入端口和四个输出端口，以便于级联扩展。每组串联双环谐振器由上下两条直波导及两条直波导之间的两个串联微环构成；每组串联双环谐振器的谐振波长通过微环的半径控制；当光信号通过直波导经过串联双环谐振器时，不同波长的光信号会被与之对应谐振波长的串联双环谐振器下载到指定的端口，从而实现四个端口双向无阻塞路由目的，同时，该路由器亦可作为广播模式路由器。

技术领域

本发明涉及光交换网络，特别涉及一种基于串联双环谐振器的片上集成型4×4无阻塞波长选择路由器。

背景技术

通信容量的爆炸式增长使得人们对于通信带宽的需求越来越大，然而基于传统电学金属线实现的互连在时延、功耗和带宽方面遇到瓶颈。现如今计算机的进一步发展更是依赖于多核之间的并行处理，这就对电互连提出更苛刻的要求。与电互连相比，光互连具有大带宽、低延时和低功耗的优势，也因此片上的光网络系统成为可能替代电互连的关键技术方案。

片上光网络系统中，光学路由器是最核心的器件之一。其功能就是将输入到路由器的光信号送达特定的输出端口。对于多个输入和输出端口的光信号进行路由控制。目前硅基上光学路由器路由实现方式主要分两类：一种是基于可调开关实现的光学路由器；另一种是基于纯无源(波长选择)光学路由器。基于可调开关构建的光学路由器需要额外的功耗和开关时间来建立光学链路。这就必然会导致信号的延迟。另外，当光交换网络庞大时，开关建立所形成的功耗必然会导致整个系统的能耗增大，也会引起散热等问题。

由无源滤波器组成的波长选择光路由器所有的光学链路在设计时已经确定，对于特定的光学路径有着与之对应的固定工作波长。该类型光学路由器可以实时传递光信号，大大减小了整个系统的能耗。目前，利用单个微环谐振器实现的波长选择路由器需要经过多个十字交叉结，其在插损和串扰两个性能方面不具有优势；基于双环耦合交叉波导结构的光学路由器在系统的插损和串扰方面得到提升。但是该结构易于产生类似Fano线形的非对称谱线，谐振谱线的割裂使得光学带宽的利用率不高。

本发明利用串联双环滤波器作为基本的波长选择路由单元。由于串联双环具有较宽的滤波带宽，且没有频谱割裂现象，频谱利用率高；同时，串联双环滤波器的谐振态与非谐振态均无需经过十字交叉结，器件的损耗仅仅来自于下载端的本征插损，整个系统的插损大大减小。此外，串联双环的滤波谱线的边带光功率衰减极快，可以有效的改善光路由系统的串扰性能。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于串联双环谐振器的4×4无阻塞波长选择路由器，利用串联双环的滤波特性，通过合理的组合实现四端口无阻塞路由，同时利用串联双环滤波谱线的周期性，所有自由频谱范围内的谐振波长均可被利用，器件的带宽得到增大，数据吞吐量激增。

本发明采用的技术方案如下：一种基于串联双环谐振器的4×4无阻塞波长选择路由器，包括四个输入端、四个输出端、四组串联双环谐振器和四个十字交叉结；

输入端和输出端之间通过波导连通；

每组串联双环谐振器由上下两条直波导及两条直波导之间的两个串联微环构成；

第一组串联双环谐振器上下两条直波导分别由第一输入端所在的波导和第三输入端所在的波导构成，第二组串联双环谐振器上下两条直波导分别由第三输入端所在的波导和第四输入端所在的波导构成，第三组串联双环谐振器上下两条直波导分别由第一输入端所在的波导和第二输入端所在的波导构成，第四组串联双环谐振器上下两条直波导分别由第二输入端所在的波导和第四输入端所在的波导构成；

第一组串联双环谐振器和第三组串联双环谐振器的输入端I具有十字交叉结，第二组串联双环谐振器和第四组串联双环谐振器的下载端D具有十字交叉结；