[发明专利]一种基于马赫增德尔干涉结构的1×4铌酸锂波导光开关

摘要

本发明公开了一种基于马赫增德尔干涉结构的1×4铌酸锂波导光开关，可应用于光通信、光互连、光计算等，属于光电子技术领域。本发明有一个光波输入端口，四个光波输出端口。本发明由两级3个1×2的MZI结构的开关单元阵列组合而成。在第一级光开关单元中有一个1×2的MZI，光经过Y型波导分束器分别进入上下两个干涉臂，随后通过2×2的定向耦合器干涉输出。第二级并行的两个MZI光开关单元中Y型波导分束器的输入端分别与第一级定向耦合器的两个输出端口平行连接。MZI中当干涉臂相位差达到π/2时，可以实现光路在两个输出端口间的切换，对于两级MZI而言，便可以实现四路选通的功能，为制作大规模光开关阵列提供了更大的灵活性。

主权项

1.一种基于马赫增德尔干涉结构的1×4铌酸锂波导光开关，由一路输入光纤(1)，铌酸锂波导芯片(3)，四路输出光纤(12)构成，其特征在于：其中铌酸锂波导芯片(3)包括由一个1×2的MZI构成的第一级光开关单元(Ⅰ)和由两个并行的1×2的MZI构成的第二级光开关单元(Ⅱ)，所述1×2的MZI包括铌酸锂基底(13)以及形成于其表面的缓冲层(14)、行波电极(4)和光波导(5)，所述行波电极(4)由中心电极(9)和其两侧的地电极(10)组成，所述光波导(5)依次构成了Y型波导分束器(6)、上下平行的波导干涉臂(7)、3dB定向耦合器(8)；所述第一级光开关单元(Ⅰ)中的1×2的MZI的Y型波导分束器(6)将由输入光纤(1)输入的一路光等分为两路，分别进入波导干涉臂(7)的上下两个臂，波导干涉臂(7)的输出端与3dB定向耦合器(8)连接，两路在波导干涉臂(7)的上下两个臂的光在行波电极(4)的作用下产生相位差，当相位差达到π/2时，从3dB定向耦合器(8)下输出端口干涉输出，当相位差达到‑π/2时，从3dB定向耦合器(8)上输出端口干涉输出，便实现了光路在1×2的MZI的两个输出端口间的切换,即二路选通的功能；所述第二级光开关单元(Ⅱ)中的两个1×2的MZI的Y型波导分束器(6)与上一级3dB定向耦合器(8)的输出端口平行连接，从上一级3dB定向耦合器(8)的某一输出端口输出的光进入第二级光开关单元(Ⅱ)中的某一1×2的MZI光开关单元的Y型波导分束器(6)中，同样在行波电极(4)的作用下，从3dB定向耦合器(8)其中一个输出端口干涉输出；通过分别控制所述三个1×2的MZI中的行波电极(4)，便实现了四路选通的功能；四个输出端口分别连接四路输出光纤(12)。