專利名稱：基于弧形波導全光開關的開關陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光開關陣列，特別涉及一種基于弧形波導全光開關的開關陣列，利用輸入光的光強來進行開關控制，屬于光學技術領域。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明技術方案中，采用基于克爾效應的弧形波導全光開關(基于光克爾效應的弧形波導全光開關，中國專利公開號CN1305114A)作為開關單元，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱光、電光開關單元，構(gòu)成n×n開關陣列。開關陣列具有n個輸入端口，n個輸出端口，n取值為2的整數(shù)次方。開關單元之間的連接波導形狀采用傳統(tǒng)的混洗(shuffle)連接方式。
弧形波導全光開關有兩個輸入端口，兩個輸出端口，構(gòu)成開關的形狀為兩個靠近或者交疊的弧形。構(gòu)成交換陣列的不同開關單元的兩個弧形波導之間的距離可以不一樣，這樣可以使不同的開關單元據(jù)有不同的開關特性，其參數(shù)具體選用根據(jù)需要而定。
弧形波導全光開關的開關特性具有顯著的數(shù)值化特性，而且其開關特性可以通過改變參數(shù)來進行調(diào)節(jié)，這些特點使其尤其適合構(gòu)成光開關陣列。由于每個弧形波導全光開關仍然是2×2光開關，它可以構(gòu)成任何電光、熱光開關構(gòu)成的開關陣列類型。
基于克爾效應的波導型開關是通過光束的強度改變折射率來進行開關控制，它所需要的控制信息來自光束本身，而不再需要通過外加電場來改變波導折射率來控制開或者關。因此，本發(fā)明與傳統(tǒng)波導型開關陣列相比，具有以下有益效果1.開關速度快，通常為非秒(10-15秒)量級，適合現(xiàn)代高速通信系統(tǒng)，不僅能夠用在網(wǎng)絡保護，光分叉復用，包交換系統(tǒng)中，而且能夠用在未來超高速系統(tǒng)如光時分復用系統(tǒng)(OTDM)中。
2.由于通過光束本身攜帶的光強進行開關控制，所以開關構(gòu)成簡單，不需要熱光、電光開關陣列所需要的復雜的控制電路。
3.波導制作簡單，生產(chǎn)成本低，成品率高。熱光、電關開關陣列除了制作出波導以外，還需要制作電極，而本發(fā)明的開關陣列不需要。
4.使用廣泛，除了能組成banyan網(wǎng)絡，也可以構(gòu)成關開關陣列的任何其他形式。
如圖所示，由4個弧形波導全光開關單元(9，10，11，12)構(gòu)成4×4開關陣列，其中1，2，3，4為輸入端口，5，6，7，8為輸出端口。
圖2為

圖1中四個開關單元的開關特性曲線。
其中(a)9號開關單元的開關特性曲線。
(b)10號開關單元的開關特性曲線。
(c)11號開關單元的開關特性曲線。
(d)12號開關單元的開關特性曲線。
圖1的4×4的banyan交換陣列，其構(gòu)成單元9，10，11，12均為弧形波導全光開關。每個弧形波導全光開關有兩個輸入端口和兩個輸出端口，開關的形狀為兩個靠近的弧形。
假設光從端口1輸入，從端口1’輸出時輸出為1稱為直通狀態(tài)，從端口2’輸出時為0，稱為交叉狀態(tài)。當然由于弧形波導全光開關具有對稱性，光從2輸入時，從端口2’輸出時輸出為1(直通狀態(tài))，從端口1’輸出時為0(交叉狀態(tài))。
構(gòu)成的開關陣列有四個輸入端口1，2，3，4，四個輸出端口5，6，7，8。為了達到4×4開關的目的，需要調(diào)整9，10，11，12四個開關單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使其開關特性分別具有圖2(a)，2(b)，2(c)，2(d)所示的輸出特性曲線。即要求輸入光功率在0～P1之間時，9，10，11號開關單元出于直通狀態(tài)，12號開關單元處于交叉狀態(tài)。輸入光功率在P1～P2之間時，9，11，12號開關單元處于直通狀態(tài)，10號開關單元處于交叉狀態(tài)。輸入功率在P2～P3單元之間，12號開關單元處直通狀態(tài)，9，10，11號開關單元處于交叉狀態(tài)。輸入功率在P3～P4時，10號開關單元處于直通狀態(tài)，9，11，12號開關單元出于交叉狀態(tài)。整個4×4開關陣列的開關特性可以從具有2(a)，2(b)，2(c)，2(d)得出。從圖2中可以看出，當輸入光功率為0～P1時，從四個不同的端口輸入可以到達不同的輸出端，當其輸入功率分別為P1～P2，P2～P3，P3～P4時，也可以達到使不同端口的輸入光到達不同的輸出端口。對于到達不同端口的光束，通過控制其光功率，就能使其從不同的輸出端口輸出，從而達到了4×4開關陣列的目的。
權(quán)利要求
1.一種基于弧形波導全光開關的開關陣列，其特征在于采用基于克爾效應的弧形波導全光開關作為開關單元，構(gòu)成n×n開關陣列，開關陣列具有n個輸入端口，n個輸出端口，n取值為2的整數(shù)次方，開關單元之間的連接波導形狀采用傳統(tǒng)的混洗shuffle連接方式。
2.如權(quán)利要求1所說的基于弧形波導全光開關的開關陣列，其特征在于每個開關單元的形狀為兩個靠近或者交疊的弧形，各單元具有不同的可調(diào)節(jié)的開關特性。
全文摘要
一種基于弧形波導全光開關的開關陣列,采用基于克爾效應的弧形波導全光開關作為開關單元,構(gòu)成n×n開關陣列,開關陣列具有n個輸入端口,n個輸出端口,n取值為2的整數(shù)次方,開關單元之間的連接波導形狀采用傳統(tǒng)的混洗shuffle連接方式。每個開關單元具有不同的可調(diào)節(jié)的開關特性。本發(fā)明開關構(gòu)成簡單,制作成本低,開關速度快,適合現(xiàn)代高速通信系統(tǒng)。
文檔編號H04B10/02GK1373380SQ0211134
公開日2002年10月9日 申請日期2002年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月12日
發(fā)明者金國良, 劉剛軍, 白玉強 申請人:上海交通大學