[发明专利]一种基于波导矩阵结构的光交换装置

说明书

本发明涉及光通信技术领域，提供了一种基于波导矩阵结构的光交换装置。在n×n光交换装置中包括：n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成；其中，前n‑1级光开关组件中，每一级光开关单元前配套设置有1级光分路器组件，所述光分路器组件中由n个1×2的光分路器构成；每一级的光开关组件级联，每一级的光分路器组件级联，每一级的光开关组件和每一级的光分路器组件相耦合。本发明既能减小光交换单元的复杂程度，也能减少波导交叉点的个数；既满足了CDC‑ROADM小型化的封装要求，又提升了模块性能。

【技术领域】

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种基于波导矩阵结构的光交换装置。

【背景技术】

在今后5G发展的具体业务需求层面，由于网络节点数量成倍增长，网络管理和控制成为瓶颈问题。ROADM作为网络节点的核心系统，可以实现网络节点之间的光层直通，大幅降低了信号时延，满足5G的发展方向。作为骨干网和城域网的核心节点，ROADM系统在5G时代要同时具备波长无关(colorless)、方向无关(directionless)、竞争无关(contentionless)三大特点。而光交换单元内的光波导矩阵结构如何设计，则是ROADM实现“三无”特点的关键，即CDC-ROADM。

光交换单元是CDC-ROADM系统的核心部件，而下一代的CDC-ROADM网络系统，以其高度智能化、零人工介入、全远程自动控制、高速、大容量等显著特点，已引起业界的普遍关注，未来市场前景非常看好。目前，市场上光交换单元产品以MEMS方案为主，但此方案存在不抗震、纤损点多等可靠性差问题。由于光子集成技术具有低功耗、低成本、高密度和高可靠性等优点，很多厂商开始对光子集成型的光交换单元越来越感兴趣，市场需求也越来越大。

举例说明，如图1所示，一个8×8的光交换单元，要满足5G时代ROADM的“三无”使用要求，目前主流的实现方式是利用8个1×8光分路器+8个8×1光开关矩阵按照下图的方式连接而成。但是这种构型的问题在于功能单元数量多且分散，整个功能单元的结构布局及其复杂庞大；功能单元之间光路连接纵横交织在一起，且交叉点分布极不均匀，在局部区域交叉点甚至出现近距离大量聚集的情形(如图2中框图标注区域)。

如此巨大复杂的构型则会产生下列问题：

如果这种构型的光交换单元采用分立元器件和光纤互联的技术方案，则光纤焊点和连接点极多，生产时盘纤会极其麻烦且产品可靠性极低；无法低成本快速大规模生产；若采用波导集成方案，则波导芯片的设计尺寸会极为庞大，单个晶圆能容纳的数量较少，会使波导芯片单位制造成本居高不下。

巨大的波导尺寸和图形分布面积，会给后续耦合封装带来巨大的挑战，很可能无法满足CDC-ROADM小型化和低功耗的趋势。如此多的交叉点，会使光交换单元的各通道损耗和信号串扰急剧增加，使交换单元的性能指标无法满足CDC-ROADM的使用要求。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明实施例要解决的技术问题是巨大的波导尺寸和图形分布面积，会给后续耦合封装带来巨大的挑战，很可能无法满足CDC-ROADM小型化和低功耗的趋势。如此多的交叉点，会使光交换单元的各通道损耗和信号串扰急剧增加，使交换单元的性能指标无法满足CDC-ROADM的使用要求。

本发明实施例采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于波导矩阵结构的光交换装置，在n×n光交换装置中包括：

n+1级光开关组件，其中，每级光开关组件由n个光开关单元或者2n个光开关单元组成；

其中，前n-1级光开关组件中，每一级光开关单元前配套设置有1级光分路器组件，所述光分路器组件中由n个1×2的光分路器构成；