一种基于波导矩阵结构的光交换装置的制作方法

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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。技术实现要素：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；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。优选的，所述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，具体包括：第1级开关组件和第n+1级开关组件分别由n个开关单元排列构成，第2级开关组件至第n级开关组件分别由2n个开关单元排列构成中间阵列。优选的，光交换装置中具体包括：第1级开关组件的每一个开关单元之前各设置有1个1×2的光分路器，包括光分路器s(1,1)、s(1,2)、s(1,3)、s(1,4)、s(1,5)、s(1,6)、s(1,7)和s(1,8)，并且，相应光分路器的第一出光口与相应的开关单元的一路入光口建立光路连接；相应各光分路器的第二出光口，由s(1,1)到s(1,8)分别与下一级1×2的光分路器s(2,1)、s(2,5)、s(2,4)、s(2,9)、s(2,8)、s(2,13)、s(2,12)和s(2,16)的入光口相连；其中，s表示1×2的光分路器，其中下标中的第一个数值代表光分路器所在的对应开关组件的级数，下标中的第二个数值代表光分路器所设置位置关联的开关单元在相应开关组件中的排列序号；第2级开关组件的开关单元c(2,1)、c(2,4)、c(2,5)、c(2,8)、c(2,9)、c(2,12)、c(2,13)、c(2,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第3级开关组件的开关单元c(3,2)、c(3,3)、c(3,6)、c(3,7)、c(3,10)、c(3,11)、c(3,14)、c(3,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第4级开关组件的开关单元c(4,1)、c(4,4)、c(4,5)、c(4,8)、c(4,9)、c(4,12)、c(4,13)、c(4,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第5级开关组件的开关单元c(5,2)、c(5,3)、c(5,6)、c(5,7)、c(5,10)、c(5,11)、c(5,14)、c(5,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第6级开关组件的开关单元c(6,1)、c(6,4)、c(6,5)、c(6,8)、c(6,9)、c(6,12)、c(6,13)、c(6,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第7级开关组件的开关单元c(7,2)、c(7,3)、c(7,6)、c(7,7)、c(7,10)、c(7,11)、c(7,14)、c(7,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第8级开关组件的开关单元c(8,1)、c(8,4)、c(8,5)、c(8,8)、c(8,9)、c(8,12)、c(8,13)、c(8,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；其中，c代表开关单元，其中下标中的第一个数值代表开关单元所在的开关组件的级数，下标中的第二个数值代表开关单元在相应开关组件中的排列序号；其中，光分路器的标号与其设置的关联开关单元序号保持一致；其中，在中间阵列中位于前一级开关组件对应的光分路器的第一出光口与其设置关联的开关单元的入光口相连；而位于前一级开关组件对应的光分路器的第二出光口满足与下一级开关组件中序号与其偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接，并且，在同一级开关组件对应的光分路器中，各相邻光分路器向下一级开关组件的光分路器建立的光路连接的偏斜方向相反；其中，光分路器的偏斜方位即将抵达中间阵列的顶部或者底部的光分路器，并且无法完成偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接时，与位于下一级开关组件中处于顶部或者底部的光分路器建立光路连接后，再以反向偏斜-2或者2的光分路器的入光口以串接的方式建立光路连接。优选的，第8级开关组件的开关单元c(8,1)和c(8,3)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,1)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,2)和c(8,4)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,2)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,5)和c(8,7)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,3)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,6)和c(8,8)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,4)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,9)和c(8,11)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,5)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,10)和c(8,12)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,6)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,13)和c(8,15)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,7)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,14)和c(8,16)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,8)的两个入光口分别建立光路连接。优选的，所述光分路器的第二出光口满足与下一级开关组件中序号与其偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接，具体在中间阵列中的光分路器s(2,1)所在的光路连接表现为：光分路器s(2,1)的第二出光口与光分路器s(3,3)的入光口相连；所述光分路器s(3,3)的第二出光口与光分路器s(4,5)的入光口相连；所述光分路器s(4,5)的第二出光口与光分路器s(5,7)的入光口相连；所述光分路器s(5,7)的第二出光口与光分路器s(6,9)的入光口相连；所述光分路器s(6,9)的第二出光口与光分路器s(7,11)的入光口相连；所述光分路器s(7,11)的第二出光口与光分路器s(8,13)的入光口相连；其中，由光分路器s(2,1)、s(3,3)、s(4,5)、s(5,7)、s(6,9)、s(7,11)和s(8,13)建立的光路连接中，各光分路器之间下标中的第二个数值之间偏斜值为2。优选的，所述在同一级开关组件对应的光分路器中，各相邻光分路器向下一级开关组件的光分路器建立的光路连接的偏斜方向相反；其中，光分路器的偏斜方位即将抵达中间阵列的顶部或者底部的光分路器，并且无法完成偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接时，与位于下一级开关组件中处于顶部或者底部的光分路器建立光路连接后，再以反向偏斜-2或者2的光分路器的入光口以串接的方式建立光路连接，具体在中间阵列中的光分路器s(2,4)所在的光路连接表现为：光分路器s(2,4)的第二出光口与光分路器s(3,2)的入光口相连；所述光分路器s(3,2)的第二出光口与光分路器s(4,1)的入光口相连；所述光分路器s(4,1)的第二出光口与光分路器s(5,3)的入光口相连；所述光分路器s(5,3)的第二出光口与光分路器s(6,5)的入光口相连；所述光分路器s(6,5)的第二出光口与光分路器s(7,7)的入光口相连；所述光分路器s(7,7)的第二出光口与光分路器s(8,9)的入光口相连；其中，由光分路器s(2,4)、s(3,2)、s(4,1)、s(5,3)、s(6,5)、s(7,7)和s(8,9)建立的光路连接中，光分路器s(2,4)和s(3,2)之间偏斜值为-2，光分路器s(3,2)和s(4,1)之间偏斜值为-1，光分路器s(4,1)、s(5,3)、s(6,5)、s(7,7)和s(8,9)两两之间偏斜值为2。优选的，第3级开关组件的开关单元c(3,1)、c(3,4)、c(3,5)、c(3,8)、c(3,9)、c(3,12)、c(3,13)、c(3,16)使用了各自的第一入光口和第二入光口，其中，第一入光口与上一级开关单元相同序号的开关单元的出光口建立光路连接；相应的第二入光口从上到下分别以偏斜值为2和-2相互交替的方式，与前一级开关组件中相应开关单元的出光口建立光路连接。优选的，所述光开关为平衡式的mzi结构光开关，将4个单独的mzi组成一个2×2矩阵结构，所述2×2矩阵结构作为一个开关单元使用。优选的，所述开关单元为半级联式的2×2mzi结构光开关，在所述半级联式的2×2mzi结构光开关中包括：两个mzi级联，前一级mzi的第二输出端口和后一级mzi的第二输入端口级联；将前一级mzi的第一输入端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第一输入端口；将后一级mzi的第一输入端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第二输入端口；同时将前一级mzi的第一输出端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第一输出端口，将后一级mzi的第一输出端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第二输出端口。优选的，所述1×2光分路器，用于完成1：7的分光比操作，其中，1/8光功率进入开关电路，7/8的光功率进入由各分光器所建立的光路。与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：本发明采用波导集成的技术，并对目前主流光交换单元的波导结构进行优化，减小光交换单元的尺寸和波导连接的复杂程度。在优选实现方案中体现的优化思路是：将8个8×1光开关矩阵实现的功能，用1个8×8光开关矩阵来实现，同时将8个1×8光分路器融合进这个8×8光开关矩阵，这样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。【附图说明】为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本发明实施例提供的现有技术中的一个8×8的光交换单元结构示意图；图2是本发明实施例提供的现有技术中的一个8×8的光交换单元结构中功能单元之间光路连接纵横交织在一起的效果示意图；图3是本发明实施例提供的一种基于波导矩阵结构的8×8波导芯片光路拓扑结构；图4是本发明实施例提供的一种非平衡式2×2mzi结构示意图；图5是本发明实施例提供的一种平衡式2×2mzi结构示意图；图6是本发明实施例提供的一种“半级联”2×2mzi结构示意图；图7是本发明实施例提供的一种分光器结构示意图。【具体实施方式】为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1:本发明实施例提供了一种基于波导矩阵结构的光交换装置，如图3所示，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。本发明实施例采用波导集成的技术，并对目前主流光交换单元的波导结构进行优化，减小光交换单元的尺寸和波导连接的复杂程度。在本发明具体实现方式中，所述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，具体包括：第1级开关组件和第n+1级开关组件分别由n个开关单元排列构成，第2级开关组件至第n级开关组件分别由2n个开关单元排列构成中间阵列。如图3所示，光交换装置中具体包括：在8×8光交换装置中由9级开关组件构成光交换装置的主体架构，其中，第1级开关组件和第9级开关组件分别由8个开关单元排列构成，第2级开关组件至第8级开关组件分别由16个开关单元排列构成中间阵列，光交换装置还包括：第1级开关组件的每一个开关单元之前各设置有1个1×2的光分路器，包括光分路器s(1,1)、s(1,2)、s(1,3)、s(1,4)、s(1,5)、s(1,6)、s(1,7)和s(1,8)，并且，相应光分路器的第一出光口与相应的开关单元的一路入光口建立光路连接；相应各光分路器的第二出光口，由s(1,1)到s(1,8)分别与下一级1×2的光分路器s(2,1)、s(2,5)、s(2,4)、s(2,9)、s(2,8)、s(2,13)、s(2,12)和s(2,16)的入光口相连；其中，s表示1×2的光分路器，其中下标中的第一个数值代表光分路器所在的对应开关组件的级数，下标中的第二个数值代表光分路器所设置位置关联的开关单元在相应开关组件中的排列序号；第2级开关组件的开关单元c(2,1)、c(2,4)、c(2,5)、c(2,8)、c(2,9)、c(2,12)、c(2,13)、c(2,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第3级开关组件的开关单元c(3,2)、c(3,3)、c(3,6)、c(3,7)、c(3,10)、c(3,11)、c(3,14)、c(3,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第4级开关组件的开关单元c(4,1)、c(4,4)、c(4,5)、c(4,8)、c(4,9)、c(4,12)、c(4,13)、c(4,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第5级开关组件的开关单元c(5,2)、c(5,3)、c(5,6)、c(5,7)、c(5,10)、c(5,11)、c(5,14)、c(5,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第6级开关组件的开关单元c(6,1)、c(6,4)、c(6,5)、c(6,8)、c(6,9)、c(6,12)、c(6,13)、c(6,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；第7级开关组件的开关单元c(7,2)、c(7,3)、c(7,6)、c(7,7)、c(7,10)、c(7,11)、c(7,14)、c(7,15)之前均设置有1个1×2的光分路器；第8级开关组件的开关单元c(8,1)、c(8,4)、c(8,5)、c(8,8)、c(8,9)、c(8,12)、c(8,13)、c(8,16)之前均设置有1个1×2的光分路器；其中，c代表开关单元，其中下标中的第一个数值代表开关单元所在的开关组件的级数，下标中的第二个数值代表开关单元在相应开关组件中的排列序号；其中，光分路器的标号与其设置的关联开关单元序号保持一致；其中，在中间阵列中位于前一级开关组件对应的光分路器的第一出光口与其设置关联的开关单元的入光口相连；而位于前一级开关组件对应的光分路器的第二出光口满足与下一级开关组件中序号与其偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接，并且，在同一级开关组件对应的光分路器中，各相邻光分路器向下一级开关组件的光分路器建立的光路连接的偏斜方向相反；其中，光分路器的偏斜方位即将抵达中间阵列的顶部或者底部的光分路器，并且无法完成偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接时，与位于下一级开关组件中处于顶部或者底部的光分路器建立光路连接后，再以反向偏斜-2或者2的光分路器的入光口以串接的方式建立光路连接。本发明实施例的优化思路是：将8个8×1光开关矩阵实现的功能，用1个8×8光开关矩阵来实现，同时将8个1×8光分路器融合进这个8×8光开关矩阵，这样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。作为一个较为完整的技术方案阐述，如图3所示，在实施例1中的第8级开关组件的开关单元c(8,1)和c(8,3)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,1)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,2)和c(8,4)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,2)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,5)和c(8,7)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,3)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,6)和c(8,8)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,4)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,9)和c(8,11)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,5)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,10)和c(8,12)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,6)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,13)和c(8,15)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,7)的两个入光口分别建立光路连接；第8级开关组件的开关单元c(8,14)和c(8,16)的出光口与第9级开关组件的开关单元c(9,8)的两个入光口分别建立光路连接。在本发明实施例中，大部分的光分路器的第二出光口满足与下一级开关组件中序号与其偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接，具体在中间阵列中的光分路器s(2,1)所在的光路连接为例，表现为：光分路器s(2,1)的第二出光口与光分路器s(3,3)的入光口相连；所述光分路器s(3,3)的第二出光口与光分路器s(4,5)的入光口相连；所述光分路器s(4,5)的第二出光口与光分路器s(5,7)的入光口相连；所述光分路器s(5,7)的第二出光口与光分路器s(6,9)的入光口相连；所述光分路器s(6,9)的第二出光口与光分路器s(7,11)的入光口相连；所述光分路器s(7,11)的第二出光口与光分路器s(8,13)的入光口相连；其中，由光分路器s(2,1)、s(3,3)、s(4,5)、s(5,7)、s(6,9)、s(7,11)和s(8,13)建立的光路连接中，各光分路器之间下标中的第二个数值之间偏斜值为2。上面已经阐述了常规光路的完成偏斜2或者-2的光分路器的表现形式，但是，如图3所示，还存在个别几条光路并非是规则的完成上述偏斜2或者-2，如图实施例1中所阐述的，所述在同一级开关组件对应的光分路器中，各相邻光分路器向下一级开关组件的光分路器建立的光路连接的偏斜方向相反；其中，光分路器的偏斜方位即将抵达中间阵列的顶部或者底部的光分路器，并且无法完成偏斜2或者-2的光分路器的入光口建立光路连接时，与位于下一级开关组件中处于顶部或者底部的光分路器建立光路连接后，再以反向偏斜-2或者2的光分路器的入光口以串接的方式建立光路连接，接下来在中间阵列中的光分路器s(2,4)所在的光路为例，连接表现为：光分路器s(2,4)的第二出光口与光分路器s(3,2)的入光口相连；所述光分路器s(3,2)的第二出光口与光分路器s(4,1)的入光口相连；所述光分路器s(4,1)的第二出光口与光分路器s(5,3)的入光口相连；所述光分路器s(5,3)的第二出光口与光分路器s(6,5)的入光口相连；所述光分路器s(6,5)的第二出光口与光分路器s(7,7)的入光口相连；所述光分路器s(7,7)的第二出光口与光分路器s(8,9)的入光口相连；其中，由光分路器s(2,4)、s(3,2)、s(4,1)、s(5,3)、s(6,5)、s(7,7)和s(8,9)建立的光路连接中，光分路器s(2,4)和s(3,2)之间偏斜值为-2，光分路器s(3,2)和s(4,1)之间偏斜值为-1，光分路器s(4,1)、s(5,3)、s(6,5)、s(7,7)和s(8,9)两两之间偏斜值为2。在本发明实施例中，不同级的开关单元也是按照一定规律进行，以第3级开关组件的开关单元为例，其中的开关单元c(3,1)、c(3,4)、c(3,5)、c(3,8)、c(3,9)、c(3,12)、c(3,13)、c(3,16)使用了各自的第一入光口和第二入光口，其中，第一入光口与上一级开关单元相同序号的开关单元的出光口建立光路连接；相应的第二入光口从上到下分别以偏斜值为2和-2相互交替的方式，与前一级开关组件中相应开关单元的出光口建立光路连接。其它各级开关组件中的开关单元的入光口和出光口的连接关系，可参考如图3所示的连接结构实现，在此不做赘述。实施例2：本发明实施例提供了用于支撑实施例1中开关单元和分光器的具体实现。在本发明实施例中，相应的开关组件中的开关单元，以及分光器均可采用波导芯片结构设计，首先从波导芯片的基本功能单元开始。本发明实施例中波导芯片设计结构由两种基本功能单元构成，分别是基于半级联马赫曾德干涉仪(简称mzi)结构的2×2光开关单元和基于单个1×2mzi结构的分光器。a.光开关单元一般单个的mzi结构由两个输入端口和两个输出端口，以及前后两级3db耦合器构成。输入光场的光功率在第一级耦合器被平均分为两部分，分别经过上下两条干涉臂进入第二级耦合器进行干涉。根据上下两臂内光场相位差，干涉后的光场以一定的功率比例分别从两个输出端口输出。当上下两臂内的光场相位差为π的整数倍时，这个分光比例为1:0或0:1，光功率完全从其中一个输出端口输出，从而实现对mzi一个输出端的完全开启，对另一个输出端的完全关闭。若利用加热电极对干涉臂加热，通过改变光波导的折射率改变上下两臂光场相位差，控制输出端口的开启和关闭，这样就实现了基本单元的光开关功能。但由于实际的波导工艺误差，单个的mzi结构前后两个3db耦合器分光比无法完全做到1:0或0:1，因此实际上下两输出端口的插损等光学指标并不一致，因此称这种单个的mzi结构为“非平衡式”结构。为了解决上下端口不一致的问题，又出现了“平衡式”的mzi开关结构，即将4个单独的mzi组成一个2×2矩阵结构，将这个矩阵结构作为一个单独的开关单元。本发明实施例1中的开关单元可以采用2×2热光开关，其主要为mzi结构的波导设计，主要包括非平衡式结构(如图4所示)和平衡式结构(如图5所示)。2×2mzi结构光开关利用波导的热光效应，通过驱动加热电极、改变波导相位来控制开关的工作状态。但非平衡式光开关的单级mzi结构消光比不能做到很大，达不到商用光开关30db消光比的使用要求。而平衡式光开关由4个mzi构成，相对于单级mzi尺寸增加明显，级联后使波导芯片分布面积过大，可能在单个晶园上无法布置。但由于光开关只需要增加关断的那个通道的消光比，因此结合实际需求，根据图5的布局特点，本发明实施例还提供了一种改进的“半级联”mzi结构光开关，如图6所示，在半级联式的2×2mzi结构光开关中包括：两个mzi级联，前一级mzi的第二输出端口和后一级mzi的第二输入端口级联；将前一级mzi的第一输入端口(图6中表述为输入端口1)作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第一输入端口；将后一级mzi的第一输入端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第二输入端口(图6中表述为输入端口2)；同时将前一级mzi的第一输出端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第一输出端口(图6中表述为输出端口1)，将后一级mzi的第一输出端口作为所述半级联式的2×2mzi结构光开关的第二输出端口(图6中表述为输出端口2)。如图6所示，同时前后两级mzi结构的上臂长度比下臂多半波长的奇数倍，即通过上臂的光信号相位比通过下臂多出π。b.分光器另一个基本功能单元是分光器。一般分光器可以用简单的y分支结构和单个mzi结构作为分光功能单元。但在本方案中，由于每一级的1×2光分路器都级联在一起，就相当于是一个7级结构的1×8光分路器，为了保证各个输出通道的光功率均匀性，每一级分光器在对应的那一级都只需要分出1/8(即12.5％)的光功率，因此需要非对称的分光能力。所以单个的非平衡mzi即可满足使用要求，但是需要根据实际分光要求调整分光比。具体的，实施例1中所涉及的各1×2光分路器，用于完成1：7的分光比操作，其中，1/8光功率进入开关电路，7/8的光功率进入由各分光器所建立的光路。实施例3：本发明实施例，主要针对实施例2中所展开的光开关单元和分光器的工作机制进行工作原理层面的阐述。分光器的工作原理：根据mzi的分光原理，调整前后两个耦合器的耦合相位θ1、θ2以及干涉臂的相位差⊿φ，即可调整mzi上下输出通道的分光比，如图7所示。半级联mzi开关单元的工作原理：如图6所示，在前后mzi的加热电极均不工作时，光信号由输入端口1进入，并从输出端口1输出；由输入端口2进入，并从输出端口2输出。此时mzi对输入端口1的光信号关闭，对输入端口2的光信号处于直通状态。在前后mzi的加热电极均开始工作，通过前后两级mzi上臂的光信号相位增加π，光信号由输入端口1进入，并从输出端口2输出；由输入端口2进入，并从图6所示的输出端口2输出。此时mzi相对输入端口2的光信号关闭，对输入端口1的光信号处于直通状态。在前一级mzi的加热电极工作，而后一级mzi的加热电极不工作时，光信号由前一级mzi的输入端口1进入，并从后一集mzi的输出端口2输出；由输入端口2进入、输出端口2输出；此时mzi对输入端口1的光信号关闭，对输入端口2的光信号处于直通状态。在第1级mzi的加热电极不工作，而第2级工作时，光信号由输入端口1进入、输出端口1输出；输入端口2进入、第2级mzi的输出端口2输出。此时级联mzi对输入端口1的光信号处于直通状态，对输入端口2的光信号关闭；若将加热电极不工作的状态设为0，工作时的状态设为1；将输出端口1无光时的状态设为0，有光时的状态设为1；将输出端口2无光时的状态设为0，有光时的状态设为2；输入端口11和2都有光信号输入，状态分别表示为1和2，见下表：表1移相器工作状态移相器1/移相器20/00/11/01/1输入端口1/输出端口1/01/11/01/2输入端口2/输出端口2/22/02/22/0两级移相器共4种工作状态，对应输入端口1/输出端口有3种状态，输入端口2/输出端口有2种状态。其中输出端口1设计为盲端，由输出端1的输出等效为0，即1/1等效为1/0。考虑到输入/输出状态分布和器件功耗的问题，我们选择加热电极1/加热电极2为0/0和1/1时的两种工作状态，而输出端口2为唯一的输出端口。根据半级联mzi开关单元的控制规律，再匹配设计的路由算法，即可实现8×8波导芯片光交换单元的功能。半级联mzi与非对称分光器配合使用，可以实现波导芯片任意输入端到任意输出端的开关切换功能。值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12