本發(fā)明涉及一種鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，屬于光學(xué)芯片。

背景技術(shù)：

1、光子集成芯片在信息傳輸和處理領(lǐng)域有著不容忽視的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)中心及量子信息處理等應(yīng)用中。其中，光路由技術(shù)通過將多個光開關(guān)以一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)排布，實現(xiàn)光路徑的切換，從而實現(xiàn)光信號的路由功能。目前，熟知的cross-bar結(jié)構(gòu)主要由1×2光開關(guān)構(gòu)成，pi-loss結(jié)構(gòu)主要由2×2光開關(guān)構(gòu)成。然而隨著輸入和輸出點的增加，cross-bar的交叉點數(shù)量也隨之快速擴大，導(dǎo)致硬件復(fù)雜度上升。而pi-loss結(jié)構(gòu)，不能實現(xiàn)任意輸入與任意端口之間的連接，這使得連接性能相對較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，通過不同排列組合的mems開關(guān)器件實現(xiàn)任意端口到任意端口的訪問功能。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明公開了一種鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，所述芯片包括多個橫向的光波導(dǎo)總線和多個縱向的光波導(dǎo)總線；所述橫向的光波導(dǎo)總線或縱向的光波導(dǎo)總線的兩端均連接有光柵耦合器端口；

4、每一個橫向的光波導(dǎo)總線與每一個縱向的光波導(dǎo)總線的交叉連接區(qū)域設(shè)有一個mems開關(guān)器件，使得多個mems開關(guān)器件呈矩陣式行列排布；每一個mems開關(guān)器件內(nèi)設(shè)有耦合波導(dǎo)，通過控制所述mems開關(guān)器件的開合狀態(tài)，使得光信號通過耦合波導(dǎo)進(jìn)行鏈路切換，實現(xiàn)任意光柵耦合器端口至任意光柵耦合器端口的訪問。

5、進(jìn)一步的，所述mems開關(guān)器件呈矩陣式m行n列布局，所述mems開關(guān)器件的數(shù)量為m*n，m和n均為整數(shù)，且m≥2，n≥2；

6、其中，位于矩陣四周的mems開關(guān)器件，除第1行第n列和第1行第n列mems開關(guān)器件，其余mems開關(guān)器件上的耦合波導(dǎo)的方向相同。

7、進(jìn)一步的，所述mems開關(guān)器件包括上端口、下端口、左端口和右端口；所述耦合波導(dǎo)包括第一耦合波導(dǎo)和第二耦合波導(dǎo)；

8、當(dāng)所述耦合波導(dǎo)的方向為左斜時，第一耦合波導(dǎo)設(shè)置于上端口與左端口之間，第二耦合波導(dǎo)設(shè)置于下端口與右端口之間；所述右端口作為左端口的cross端和下端口的bar端，所述上端口作為左端口的bar端和下端口的cross端；

9、當(dāng)所述耦合波導(dǎo)的方向為右斜時，第一耦合波導(dǎo)設(shè)置于上端口與右端口之間，第二耦合波導(dǎo)設(shè)置于下端口與左端口之間；所述右端口作為左端口的cross端和上端口的bar端，所述下端口作為左端口的bar端和上端口的cross端；

10、響應(yīng)于所述mems開關(guān)器件的狀態(tài)為開，則光信號傳播方向為bar端；反之，光信號傳播方向為cross端。

11、進(jìn)一步的，所述芯片還包括n條上電極電路和m*n條下電極電路；

12、每一條上電極電路分別連接一列對應(yīng)的mems開關(guān)器件的上層電極；每一條下電極電路連接一個對應(yīng)的mems開關(guān)器件的下電極；

13、通過上電極電路對上層電極施加電壓，和/或通過下電極電路對下層電極施加電壓，以控制所述mems開關(guān)器件的開合狀態(tài)。

14、進(jìn)一步的，所述橫向的光波導(dǎo)總線與縱向的光波導(dǎo)總線通過十字交叉結(jié)連接，所述十字交叉結(jié)的數(shù)量為m*n。

15、進(jìn)一步的，所述芯片的兩側(cè)均設(shè)有耦合校準(zhǔn)輸入端口和耦合校準(zhǔn)輸出端口，以實現(xiàn)芯片與外界接收和發(fā)射光信號時的耦合校準(zhǔn)。

16、進(jìn)一步的，所述耦合波導(dǎo)為90°彎曲耦合波導(dǎo)。

17、進(jìn)一步的，所述mems開關(guān)器件包括2×2?si-photonics?mems?致動器。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

19、本發(fā)明的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，提供了一種全新的光開關(guān)器件陣列架構(gòu)方式，通過不同排列組合的mems開關(guān)器件實現(xiàn)任意端口到任意端口的訪問功能，相較傳統(tǒng)cross-bar結(jié)構(gòu)，在不增加額外節(jié)點的情況下，將端口連接倍數(shù)擴大1倍，實現(xiàn)片上端口的任意尋址功能。

技術(shù)特征：

1.一種鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述芯片包括多個橫向的光波導(dǎo)總線和多個縱向的光波導(dǎo)總線；所述橫向的光波導(dǎo)總線或縱向的光波導(dǎo)總線的兩端均連接有光柵耦合器端口；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述mems開關(guān)器件呈矩陣式m行n列布局，所述mems開關(guān)器件的數(shù)量為m*n，m和n均為整數(shù)，且m≥2，n≥2；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述mems開關(guān)器件包括上端口、下端口、左端口和右端口；所述耦合波導(dǎo)包括第一耦合波導(dǎo)和第二耦合波導(dǎo)；

4.?根據(jù)權(quán)利要求3所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，?所述芯片還包括n條上電極電路和m*n條下電極電路；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述橫向的光波導(dǎo)總線與縱向的光波導(dǎo)總線通過十字交叉結(jié)連接，所述十字交叉結(jié)的數(shù)量為m*n。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述芯片的兩側(cè)均設(shè)有耦合校準(zhǔn)輸入端口和耦合校準(zhǔn)輸出端口，以實現(xiàn)芯片與外界接收和發(fā)射光信號時的耦合校準(zhǔn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述耦合波導(dǎo)為90°彎曲耦合波導(dǎo)。

8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，其特征是，所述mems開關(guān)器件包括2×2?si-photonics?mems?致動器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鏈路可重構(gòu)光學(xué)芯片，芯片包括多個橫向的光波導(dǎo)總線和多個縱向的光波導(dǎo)總線；橫向的光波導(dǎo)總線或縱向的光波導(dǎo)總線的兩端均連接有光柵耦合器端口；每一個橫向的光波導(dǎo)總線與每一個縱向的光波導(dǎo)總線的交叉連接區(qū)域設(shè)有一個MEMS開關(guān)器件，使得多個MEMS開關(guān)器件呈矩陣式行列排布；每一個MEMS開關(guān)器件內(nèi)設(shè)有耦合波導(dǎo)，通過控制MEMS開關(guān)器件的開合狀態(tài)，使得光信號通過耦合波導(dǎo)進(jìn)行鏈路切換，實現(xiàn)任意光柵耦合器端口至任意光柵耦合器端口的訪問。相較傳統(tǒng)Cross?Bar結(jié)構(gòu)，在不增加額外節(jié)點的情況下，將端口連接倍數(shù)擴大1倍，實現(xiàn)片上端口的任意尋址功能。

技術(shù)研發(fā)人員：姚子君,任李營,劉思源,崔博文,王自衡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19