一种分光比可调的多播交换光开关及方法技术

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  本发明专利技术涉及一种多播交换光开关及方法,属于光通信技术领域,具体涉及一种分光比可调的多播交换光开关方及方法。该开关及方法使用分光比可调的光功率分配器、单片集成的多播交换光开关,基于马赫‑泽得干涉仪结构,采用热光效应、电光效应来改变波导的折射率,从而实现分光比的调节。

  密集波分复用系统(DWDM)是当前最常见的光层组网技术,通过复用/解复用器可以实现数十波甚至上百波的传送能力,但是当前的波分复用系统,其本质上还是一个点到点的线路系统,大多数光层组网只能通过终端站(TM)实现的光线路系统构建。稍后出现的光分插复用器(OADM),逐渐迈出了从点到点组网向环网的演进。但是由于OADM有限的功能,通常只能上下固定数目和波长的光通道,并没有真正实现灵活的光层组网。因此,从某种意义上说,早期的波分复用系统并没有实现真正意义上的光层组网,难以满足业务网络IP化和分组化的要求,例如网络的业务调度能力、可靠性、可维护性、可扩展性、可管理性等。这种情况直到可重构光分插复用器(ROADM)的出现才得以改善。为了满足IP网络的需求,基础承载网的建设逐渐采用一种以ROADM为代表的光层重构技术,为基础承载网的建设提供了全新的思路。2004~2005年,ROADM在日本兴起,并成为大多数运营商关注的重点。2006~2007年,ROADM已经在北美、欧洲和日本等地广泛应用。ROADM的应用也从最初的城域,开始向本地网和骨干网发展。ROADM设备上下路端口在灵活性方面受到限制,这种限制在二维ROADM设备应用中还不够突出,但是在多维ROADM设备组网时将会极大影响光层调度功能的发挥,体现在业务上下路节点和光电光(OEO)再生节点需要大量的人工干预,无法实现真正的端到端配置。因此,ROADM并不像运营商希望的那样总是可重构。理想的平台应使运营商能以任何频率在任何方向上下(或直通)任何波长,简单易行,不需去现场操作。实现这个目标的条件包括:无颜色性(可适应任何波长)、无方向性(可从任何方向进入、退出节点)、无冲突性(交换架构在路径重构时能阻止波长之间产生冲突)、无格栅性(能改变信道规划和波长间隔以适应保护频带或调制格式变化,增加信道密度等)。系统供应商都希望支持所有上述特性。全光交换是未来的发展方向,面向未来发展,技术和市场都在呼唤新的光网络组网技术。经过多年技术、功能和性能方面的逐步改进,CDC-FROADM(即无色无方向无冲突且支持灵活格栅能力的可重构光分叉复用器)已经成熟,它是通过自动化出入节点,实现所有节点的动态波长功能,并简化设备操作。这些技术还能在中间节点实现波长进入光纤前的再生,并可用于波长转换。从而基本上解决了光层组网所遇到的诸多难题。2015年,Verizon宣布采用Ciena和Cisco的分组光传输平台进行部署CDC-FROADM技术,首次在城域100G和超长距光传送网中获得规模商用。多播交换光开关是目前ROADM及未来CDC-FROADM设备中的核心关键器件之一,是一种波长无关的光器件,它能够将一路输入信号分成多路输出光信号,传输至不同的端口。多播交换光开关和波长选择开关配合使用,可以满足ROADM系统无色、无向、无冲突、灵活格栅的功能要求,对于增加网络建设的灵活性、降低成本都具有非常重要的作用。多播交换光开关包括光功率分路器(splitter)和光开关(opticalswitch),两者可以采用分立的方案,用光纤连接,但是随着端口数的增加,装配难度和体积都会增大;光功率分路器和光开关也可以采用单片集成的方案,使用多个不同分光比的splitter,例如在8×8的多播交换光开关中,要使用分光比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6及1:7的splitter。分光比的精确度决定了器件的插入损耗、插损均匀性以及开关消光比等性能指标。高的分光比精度要求,特别是小分光比的高精度要求,对波导芯片制作工艺容差提出了严格的要求,同时,高的容差要求必然影响成品率及芯片的成本。因此,在实际生产应用中,迫切要求splitter的分光比可调,从而降低工艺容差要求及生产成本。本专利技术就是为了降低芯片成本,提高芯片成品率,从而提出了一种带有可调分光比的splitter、单片集成的多播交换光开关。

  本专利技术主要是解决现有技术所存在的工艺容差要求较高,成品率低等技术问题,提出了一种分光比可调的多播交换光开关及方法。该开关及方法使用分光比可调的光功率分配器、单片集成的多播交换光开关,基于马赫-泽得干涉仪结构,采用热光效应、电光效应来改变波导的折射率,从而实现分光比的调节。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种分光比可调的多播交换光开关,包括:波导型光功率分配器,基于马赫-泽得干涉仪架构,其光程长度不同的多个干涉臂中至少有一个设置有加热器。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,所述干涉臂两侧设置有定向耦合器。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,所述加热器为金属薄膜加热器。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,还包括一波导型光开关,与所述波导型光功率分配器集成于同一波导衬底上。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,所述金属薄膜加热器材料包括Al、Ti、W、Ni、Cr中的一种或多种。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,包括:第一一进两出光开关,其输入端与输入波导相连,输出端分别连接第二一进两出光开关的输入端和第一光功率分配器的输入端;第二一进两出光开关,其输出端分别连接第一光功率分配器的输入端以及第三一进两出光开关输入端;第二光功率分配器,其输入端分别连接第一光功率分配器的输入端以及第三一进两出光开关的输出端;第三光功率分配器,其第一路输入连接第二光功率分配器的输出端;其第二路输入通过单进单出光开关与第三一进两出光开关的输出端相连;其输出端与波导输出端相连。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,所述第一光功率分配器为1:1的光功率分配器;所述第二光功率分配器为1:2的光功率分配器;所述第三光功率分配器为1:3的光功率分配器。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光开关,各光功率分配器的两路输入分别来自不同的输入波导。一种分光比可调的多播交换光方法,包括:基于马赫-泽得干涉仪架构构造波导型光功率分配器;改变所述波导型光功率分配器的两干涉臂间相位差2θ以实现不同的分光比。优选的,上述的一种分光比可调的多播交换光方法,包括:通过加热所述波导型光功率分配器的一个干涉臂来改变两干涉臂间相位差2θ。因此,本专利技术具有如下优点:1、采用带有可调分光比的splitter,不依赖工艺容差,大大提高芯片成品率;2、采用集成的微型金属薄膜加热器,利用波导的热光效应来实现splitter的分光比可调;3、降低了工艺容差,显著提高了成品率,适用于产品化应用,具有低成本、高可靠性的优点。附图说明图1是4×4多播交换光开关的结构示意图;图2是分光比不可调的光功率分配器的结构示意图;图3是分光比不可调的光功率分配器的分光特性图;图4是本专利技术提出的分光比可调的光功率分配器的结构示意图。其中:1—1×2光开关;2—1×1光开关;3—分光比为1:1的光功率分配器;4—分光比为1:2的光功率分配器;5—分光比为1:3的光功率分配器;6—构成马赫-泽得干涉仪的第一定向耦合器;7—构成马赫-泽得干涉仪的第二定向耦

  一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,包括:波导型光功率分配器,基于马赫‑泽得干涉仪架构,其光程长度不同的多个干涉臂中至少有一个设置有加热器。

  1.一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,包括:波导型光功率分配器,基于马赫-泽得干涉仪架构,其光程长度不同的多个干涉臂中至少有一个设置有加热器。2.根据权利要求1所述的一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,所述干涉臂两侧设置有定向耦合器。3.根据要求1所述的一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,所述加热器为金属薄膜加热器。4.根据要求1所述的一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,还包括一波导型光开关,与所述波导型光功率分配器集成于同一波导衬底上。5.根据要求1所述的一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,所述金属薄膜加热器材料包括Al、Ti、W、Ni、Cr中的一种或多种。6.根据要求1所述的一种分光比可调的多播交换光开关,其特征在于,包括:第一一进两出光开关,其输入端与输入波导相连,输出端分别连接第二一进两出光开关的输入端和第一光功率分配器的输入端;第二一进两出光开关,其输出端分别连接第一光功率分配器的输入端以及第三一进两出光开关...