[发明专利]N×N硅基偏振无关光开关系统

权利要求书

1.一种N×N硅基偏振无关光开关系统，包括芯片和控制模块，其特征在于，所述的芯片包括N路光输入偏振分束器(101)、N路光偏振控制器(102)、N×N光开关阵列(103)和N路光输出耦合器(104)，所述的N路光输入偏振分束器(101)的输出端分别与所述的N路光偏振控制器(102)的输入端相连，所述的N路光偏振控制器(102)的输出端分别与所述的N×N光开关阵列(103)的N路输入端相连，所述的N×N光开关阵列(103)的N路输出端分别与所述的N路光输出耦合器(104)的输入端相连，最后光信号经过N路光输出耦合器(104)输出，所述的控制模块(105)的电学输入端口与所述的N路光偏振控制器(102)电学输出端口相连，所述的控制模块(105)的电学输出端口分别与所述的N路光偏振控制器(102)的电学输入端口和N×N光开关阵列(103)的电学输入端口相连。

2.如权利要求1所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的N路光输入偏振分束器(101)采用二维光栅耦合器结构，外部光纤通过垂直耦合将光输入到芯片中；或采用倒锥形模斑转换器连接偏振分束旋转器的结构，外部光纤通过水平耦合将光输入到芯片中；两种结构都将输入光信号分解为两个正交的偏振，并转换为两个橫电(TE)模从两个输出波导端输出。

3.如权利要求1所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的N路光偏振控制器(102)的光偏振控制器由两个输入波导(1001)、两个移相器(1002)、一个2×2马赫-增德尔干涉仪(1003)、一个片上光功率探测器(1004)和一个输出波导(1005)构成，其中一个移相器(1002)控制输入光信号的相对相位，另一个移相器(1002)控制马赫-增德尔干涉仪(1003)的工作状态，所述的片上光功率探测器(1004)将从所述的马赫-增德尔干涉仪(1003)的一个端口的光转换为光电流，通过改变两个移相器(1002)的相移，使得所述的片上光功率探测器(1004)的输出光电流最小，则光全部转换为TE模从输出波导(1005)输出，所述的片上光功率探测器(1004)的输出端与所述的控制模块(105)的输入端相连。

4.如权利要求3所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的光偏振控制器(102)的移相器(1002)采用热光效应和载流子色散效应，与所述的控制模块(105)的输出端相连。

5.如权利要求3所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的片上光功率探测器(1004)，采用锗硅PIN二极管结构。

6.如权利要求1所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的N×N光开关阵列(103)通过若干个2×2开关单元和波导交叉结构成：所述的2×2开关单元采用马赫-增德尔结构、微环谐振腔结构或者双环辅助马赫-增德尔结构；所述的波导交叉结采用多模干涉结构或多层波导结构。

7.如权利要求6所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的2×2开关单元中集成了移相器，通过改变移相器的状态将开关单元分别切换至交叉或直通状态，从而改变N×N光开关阵列的路由状态，实现不同的交换光路，所述的开关单元中的移相器与所述的控制模块的输出端相连。

8.如权利要求1所述的N×N硅基偏振无关光开关系统，其特征在于，所述的N路光输出耦合器(104)采用光栅耦合器与外部光纤通过垂直耦合将光输出；或采用倒锥形模斑转换器与外部光纤通过水平耦合将光输出。