本公开涉及一种光多路复用器开关树，特别地涉及一种包括光发射器装置、光开关阵列和用于选择激活哪个光开关组合的控制器的光多路复用器开关树。
背景技术：
1、片上光开关树，即，光多路复用器，通常用于将光从一个输入通道依次一次一个地路由到多个可能的输出通道。由于开关树所需的开关的数量等于输出通道的数量减1，因此常规地，也存在与开关数量相同的电气接口(例如，布线和焊盘)数量。因此，随着输出通道的数量增加，配线接合焊盘的数量也增加，对于封装这成了问题。类似地，驱动电子设备变得更加复杂，增加了额外的数模转换器来驱动各开关。此外，芯片上配线、接合焊盘、集成电路封装和底层印刷电路板的布局也变得更加复杂。
2、在常规的光开关树中，单个输入光源可以一次一个地路由到多个光输出中的一者，并且可以在更长的时间内(例如，n个时间段)依次地路由到多个输出中的各者。光开关树可以包括n-1个可控开关，以渐进级别l(例如，级别1到级别p)布置，在各个级别中具有2l个可控开关。因此，根据需要，级别0具有20＝1个开关01，级别1具有21＝2个开关，级别2具有22＝4个开关，级别3具有23＝8个开关，级别4具有24＝16个开关等。各级别中的可控开关可以彼此相邻，在垂直于光从输入光源到光输出的传播方向的方向上垂直堆叠。常规地，随着光输出n的数量增加，开关的总数量也增加到n-1(这是因为各开关需要自己的配线和接合焊盘)，导致了电气接口问题，其中，接合焊盘的数量高得惊人，消耗了太多的芯片面积或实施成本太高。
3、常规集成光学相控阵以各种可控角度发射和接收光束，用于包括自由空间通信、全息照相以及光探测和测距(lidar)等各种应用。lidar传感器是通过使用来自激光器的脉冲或调制信号向目标照射光，并测量光往返于目标和lidar传感器的接收器所需的时间，来测量到目标的距离的光学遥感器。当检测到反射的脉冲或调制信号时，脉冲或调制信号的飞行时间对应于到感测目标的距离。lidar传感器是自动驾驶汽车、无人机导航系统和机器人交互中的重要组件，但目前成本较高且相对较大。
4、移相器通常用于改变通过波导传播的光的相位。热移相器(也称为热光学移相器)可以用于通过加热波导来改变波导中光的相位，从而通过热光效应改变加热区域中波导的折射率。通过加热区域传播的折射率值略有变化的任何光以不同的相速度传播，在一定传播长度后产生净相移。以这种方式，热移相器可以用于控制光信号的切换、衰减或调制。
5、本公开的一个目的是提供一种具有更简单的电气接口和更少数量的接合焊盘的光多路复用器开关树，并且特别是一种光多路复用器开关树，其可以包括光开关阵列和用于选择激活哪种光开关组合的控制器。适用于包括自由空间通信、全息照相以及光探测和测距(lidar)等各种应用。
技术实现思路
1、因此，第一设备包括光学装置，该光学装置包括：
2、光开关树，其包括以多个光开关级别布置的多个光开关，所述多个光开关中的各者光学连接至前一级别的所述多个光开关的一者，并且光学连接至后一级别的所述多个光开关的两者并配置为在所述两者之间进行选择；
3、所述多个光开关级别的至少一者包括：
4、以多行光开关和多列光开关布置的光开关阵列；
5、多个行总线，所述多个行总线的各者配置为将所述多行光开关的一者连接至共用电源；
6、第一多路复用器，其配置为选择性地将所述多个行总线的一者连接至所述共用电源，同时断开所述多个行总线的其他行总线；
7、多个列总线，所述多个列总线的各者配置为将所述多列光开关的一者连接至共用地线；
8、第二多路复用器，其配置为选择性地将所述多个列总线的一者连接至所述共用地线，同时断开所述多个列总线的其他列总线；
9、处理器；和
10、非临时性存储器，其用于存储指令，当由所述处理器执行所述指令时：
11、从所述多列光开关中选择一列连接至所述共用地线，并且从所述多行光开关中选择一行连接至所述共用电源，从而选择所述光开关阵列中的单个光开关进行激活。
1.一种光学装置，其包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，各光学开关包括具有第一臂和第二臂的马赫曾德尔干涉仪；和
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述光学相位调谐器包括加热器，所述加热器配置为加热所述第一臂。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，从所述前一级别延伸的输入光波导在所述多行光开关的各者中逐渐变长，所述输入光波导配置为使得所述多个光开关在所述多行光开关的各者中能够横向交错。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述输入光波导的至少一些包括弯曲部，所述弯曲部在所述多行光开关的各者中逐渐变长，所述弯曲部配置为使得所述多个光开关在所述多行光开关的各者中能够横向地基本对齐。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，延伸至所述后一级别的输出光波导在所述多行光开关的各者中逐渐变短，所述输出光波导被配置为使得所述多个光开关在所述多行光开关的各者中能够横向交错。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述输入光波导的至少一些包括第一弯曲部，所述第一弯曲部在所述多行光开关的各者中逐渐变长，所述第一弯曲部配置为使得所述多个光开关在所述多行光开关的各者中能够横向地基本对齐。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述输出光波导中的至少一些包括第二弯曲部，所述第二弯曲部在所述多行光开关的各者中逐渐变短，所述第二弯曲部配置为在使得所述多个光开关在所述多行光开关的各者中能够横向地对齐。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，延伸至所述后一级别的输出光波导对在所述多个光开关中逐渐变短，所述输出光波导配置为使得所述多行光开关在所述多行光开关的各者中能够横向交错。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述输出光波导中的至少一些包括弯曲部，所述弯曲部在所述多行光开关中的各者中逐渐变短，所述弯曲部配置为使得所述多个光开关在所述多行光开关的各者中能够横向地基本对齐。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括多个点发射器，所述点发射器光学连接至所述开关树的各个输出，以在各自传输方向上发射各自光束。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括透镜系统，所述透镜系统包括焦距和光轴，用于根据所述多个点发射器的各个点发射器相对于所述光轴的位置，使所述各自光束以各自光束角重新定向。
13.根据权利要求11所述的装置，还包括多个反射器，用于使基本上垂直于所述各自传输方向的所述各自光束重新定向。
14.根据权利要求11所述的装置，所述多个点发射器的各者均包括衍射光栅。
15.根据权利要求11所述的装置，还包括光学连接至所述开关树的输入的lidar收发器。
16.根据权利要求3所述的装置，其中，各光学相位调谐器包括与二极管串联的电阻器，所述二极管配置为防止电流流向同一行光开关中的其他光学相位调谐器。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，各二极管与所述光学相位调谐器中的一者集成在同一芯片上。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，各光学相位调谐器包括以蛇形方式与所述加热器相邻布线的多个平行波导部。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述多个光开关中的各者需要被施加相同的电压或功率以从一个状态切换到另一个状态。
20.根据权利要求16所述的装置，其中，各电阻器具有基本相同的电阻，使得施加至各开关的相同电压产生基本相同的功耗和基本相同的相移。