一种光开关以及光开关的控制方法与流程

本公开涉及光电子器件，尤其涉及一种光开关以及光开关的控制方法。

背景技术：

1、光开关是一种具有一个或多个可选择的传输窗口、可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。常用的光开关一般是通过加热改变mzi(mach-zehnder interferometer，马赫-曾德尔干涉仪)中一臂的波导的折射率，从而在两条臂中引入相位差，达到改变输出光强的效果。

2、通常的高速光开关集成器件，基于不同的材料体系均有实现，例如：基于硅基材料的载流子色散型调制器(carrier dispersion modulator，cdm)的mzi光开关、基于铌酸锂材料的泡克尔斯效应相移器的mzi光开关等。然而，基于cdm的mzi光开关的调制相关损耗较为明显，会导致不同工作态下的光输出总能量出现明显差异。而基于铌酸锂材料的mzi光开关体积较大，不利于实现大规模集成。另外，以上类型光开关由于匹配负载的存在，工作时功耗较高。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种光开关以及光开关的控制方法。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种光开关，所述光开关包括多个固定波导、多个可移动波导、多个传动器以及多个预设耦合器，至少一个所述固定波导的输出端和至少一个所述可移动波导的输出端耦合至一个所述预设耦合器；其中：

3、所述固定波导的输入端用于接收初始光束；

4、所述传动器设置在目标可移动波导的预设位置处，所述传动器用于对所述目标可移动波导施加静电力，以将目标波导内的光耦合至所述目标可移动波导内，或者，将所述目标可移动波导内的光耦合至所述目标波导内；其中，所述目标可移动波导为所述多个可移动波导中的任意一个，所述目标波导为与所述目标可移动波导相邻的可移动波导或者固定波导；

5、所述预设耦合器，用于将耦合的至少一个所述固定波导和至少一个所述可移动波导内的光耦合为目标光束并输出。

6、在一些实施例中，所述多个固定波导的输入端接收的多个初始光束的光强比例满足预设比例；

7、所述光开关用于利用一个或者多个所述传动器对所述传动器对应的预设位置处的所述目标可移动波导施加静电力，实现光耦合，以使所述多个预设耦合器输出的多个目标光束的光强比例满足目标比例。

8、在一些实施例中，在所述预设位置处，所述传动器、所述目标可移动波导和所述目标波导组成可调绝热耦合器。

9、在一些实施例中，所述可调绝热耦合器的工作模式包括第一工作模式和第二工作模式，其中：

10、所述可调绝热耦合器，用于在处于所述第一工作模式时，对所述目标可移动波导施加静电力，使所述目标可移动波导靠近所述目标波导；其中，若所述目标可移动波导内存在被传输的光且所述目标波导内不存在被传输的光，则所述目标可移动波导内的光被耦合至所述目标波导内；若所述目标可移动波导内不存在被传输的光且所述目标波导内存在被传输的光，则所述目标波导内的光被耦合至所述目标可移动波导内；

11、所述可调绝热耦合器，还用于在处于所述第二工作模式时，不对所述目标可移动波导施加静电力。

12、在一些实施例中，所述多个固定波导和所述多个可移动波导的长度和形状满足预设条件，以使在所述光开关内，每一所述初始光束的光程相同。

13、在一些实施例中，所述多个固定波导、所述多个可移动波导以及所述多个预设耦合器位于同一平面；

14、所述预设耦合器为多模干涉耦合器；

15、所述光开关为基于微机电系统mems的光子集成光开关，所述固定波导和所述可移动波导可均为硅波导。

16、在一些实施例中，所述光开关为2×2光开关，所述多个固定波导包括第一固定波导和第二固定波导；所述多个可移动波导包括第一可移动波导和第二可移动波导；所述多个传动器包括第一传动器、第二传动器和第三传动器；所述多个预设耦合器包括第一预设耦合器和第二预设耦合器；其中：

17、所述第一固定波导、所述第一可移动波导、所述第二可移动波导和所述第二固定波导间隔排列；

18、所述第一传动器设置于所述第一可移动波导的第一预设位置处，与所述第一固定波导和所述第一可移动波导组成第一可调绝热耦合器；

19、所述第二传动器设置于所述第二可移动波导的第二预设位置处，与所述第二固定波导和所述第二可移动波导组成第二可调绝热耦合器；

20、所述第三传动器设置于所述第一可移动波导的第三预设位置处或者所述第二可移动波导的第四预设位置处，与所述第一可移动波导和所述第二可移动波导组成第三可调绝热耦合器；

21、所述第一固定波导的输出端和所述第一可移动波导的输出端耦合至所述第一预设耦合器；

22、所述第二固定波导的输出端和所述第二可移动波导的输出端耦合至所述第二预设耦合器。

23、在一些实施例中，所述第一固定波导的输入端用于接收第一初始光束，所述第二固定波导的输入端用于接收第二初始光束；

24、所述第一预设耦合器用于将所述第一固定波导和所述第一可移动波导内的光耦合为第一目标光束并输出；

25、所述第二预设耦合器用于将所述第二固定波导和所述第二可移动波导内的光耦合为第二目标光束并输出。

26、在一些实施例中，所述预设比例为1∶1；所述目标比例为1∶0、0∶1或者1∶1。

27、第二方面，本公开实施例提供了一种光开关的控制方法，应用于如第一方面任一项所述的光开关，该方法包括：

28、确定目标比例；

29、根据所述目标比例从所述多个传动器中确定目标传动器；

30、利用所述目标传动器对所述目标可移动波导施加静电力，实现光耦合，以使多个所述目标光束的光强比例满足目标比例。

31、本公开实施例提供了一种光开光以及光开关的控制方法，该光开关包括多个固定波导、多个可移动波导、多个传动器以及多个预设耦合器，至少一个固定波导的输出端和至少一个可移动波导的输出端耦合至一个预设耦合器；其中：固定波导的输入端用于接收初始光束；传动器设置在目标可移动波导的预设位置处，传动器用于对目标可移动波导施加静电力，以将目标波导内的光耦合至目标可移动波导内，或者，将目标可移动波导内的光耦合至目标波导内；其中，目标可移动波导为多个可移动波导中的任意一个，目标波导为与目标可移动波导相邻的可移动波导或者固定波导；预设耦合器，用于将耦合的至少一个固定波导和至少一个可移动波导内的光耦合为目标光束并输出。这样，在预设位置处，由可移动波导、固定波导和传动器或者由两个可移动波导和传动器组成可调绝热耦合器，通过传动器对可移动波导施加静电力，使可调绝热耦合器进行光耦合，从而能够根据需要将一个波导内的光耦合至另一波导内，通过在恰当的位置进行光耦合，使得最终输出的目标光束的强度比例满足需求，该光开关体积小，功耗低，适用于大规模集成光子集成器件，且仅需要在预设位置处施加静电力实现光耦合，还有利于减小调制相关损耗。

技术特征：

1.一种光开关，其特征在于，所述光开关包括多个固定波导、多个可移动波导、多个传动器以及多个预设耦合器，至少一个所述固定波导的输出端和至少一个所述可移动波导的输出端耦合至一个所述预设耦合器；其中：

2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述多个固定波导的输入端接收的多个初始光束的光强比例满足预设比例；

3.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于，在所述预设位置处，所述传动器、所述目标可移动波导和所述目标波导组成可调绝热耦合器。

4.根据权利要求3所述的光开关，其特征在于，所述可调绝热耦合器的工作模式包括第一工作模式和第二工作模式，其中：

5.根据权利要求1至4任一项所述的光开关，其特征在于，所述多个固定波导和所述多个可移动波导的长度和形状满足预设条件，以使在所述光开关内，每一所述初始光束的光程相同。

6.根据权利要求1至4任一项所述的光开关，其特征在于，所述多个固定波导、所述多个可移动波导以及所述多个预设耦合器位于同一平面；

7.根据权利要求4所述的光开关，其特征在于，所述光开关为2×2光开关，所述多个固定波导包括第一固定波导和第二固定波导；所述多个可移动波导包括第一可移动波导和第二可移动波导；所述多个传动器包括第一传动器、第二传动器和第三传动器；所述多个预设耦合器包括第一预设耦合器和第二预设耦合器；其中：

8.根据权利要求7所述的光开关，其特征在于，所述第一固定波导的输入端用于接收第一初始光束，所述第二固定波导的输入端用于接收第二初始光束；

9.根据权利要求8所述的光开关，其特征在于，所述预设比例为1∶1；所述目标比例为1∶0、0∶1或者1∶1。

10.一种光开关的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述的光开关，所述方法包括：

技术总结
本公开实施例提供了一种光开光及其控制方法，该光开关包括多个固定波导、多个可移动波导、多个传动器以及多个预设耦合器，其中：固定波导的输入端用于接收初始光束；传动器设置在目标可移动波导的预设位置处，传动器用于对目标可移动波导施加静电力，以将目标波导内的光耦合至目标可移动波导内，或者，将目标可移动波导内的光耦合至目标波导内；其中，目标可移动波导为多个可移动波导中的任意一个，目标波导为与目标可移动波导相邻的可移动波导或者固定波导；预设耦合器，用于将耦合的至少一个固定波导和至少一个可移动波导内的光耦合为目标光束并输出。该光开关能够实现所需的分光比例，且体积小，功耗低，适用于大规模集成光子集成器件。

技术研发人员：华昕,刘阳,刘敏,陈代高,肖希
受保护的技术使用者：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1