硅自由空间光可调芯片及系统的制作方法

本发明涉及光学通信领域，具体涉及一种硅自由空间光可调芯片及系统。

背景技术：

未来10至15年链路速率将达到tbit/s量级，干线节点容量将达到pbit/s量级。新的光网络在容量上已经超过单通道100gbit/s，未来将达到单通道400gbit/s甚至1tbit/s。并且智能光网络能够充分挖掘光网络的带宽潜力，直接在光域生成各类新型业务，满足多样化、个性化的用户需求，从而其发展备受瞩目。智能光网络主要是由一系列具有高度灵活性的系统设备构成。

可重构光分插复用器(reconfigurationopticaladd/dropmultiplexer，roadm)是智能光网络节点的主要实现技术，roadm技术提供的节点远端控制重构能力，可以实现节点的智能波长级的调节。采用离散化器件是当前roadm节点中的一种常用的实现形式，其主要核心器件是波长选择开关。而现有的波长选择开关的可调切换芯片主要是：mems(microelectromechanicalsystem微机电系统)，lcos(liquidcrystalonsilicon，硅基液晶)，lc(liquidcrystal液晶)或者dlp(digitallightprocessor，数字光处理器)。而随着cmos(complementarymetaloxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)技术和硅光器件的不断推进，用硅光器件替代传统光器件是一种趋势。因此，目前急需一种成本低廉的基于硅光的自由空间波长选择开关(wavelengthselectiveswitch，wss)。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低，且提供了另外一种实现波长选择开关功能的方式的硅自由空间光可调芯片。

为达到以上目的，本发明利用现有的cmos技术制作的一种分布式排列的硅基可调制光器件，其可以通过直接电控调制也可以通过电控热调制实现芯片上的折射率分布改变，从而对入射光进行输出的选择控制。

一般地，本说明书描述的一个发明方面可以体现在硅自由空间光可调芯片中，该硅自由空间光可调芯片包括：折射率响应层，其上设有多个沿所述折射率响应层的水平方向设置的输入端口，所述折射率响应层上还设有多个沿所述折射率响应层的水平方向和竖直方向排列的控制单元，所述控制单元用于控制经由所述输入端口输入的光信号的输出方向；以及

控制层，其设于所述折射率响应层的一侧，所述控制层用于调整所述折射率响应层的折射率。

前述和其他实施例每个都可以可选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合地)。

所述硅自由空间光可调芯片还包括保护层，所述保护层与所述控制层相对设置，位于所述折射率响应层的另一侧。

所述控制单元包括多个微带天线。

所述控制层通过电控调制或者电控热调制的方式调整所述折射率响应层的折射率。

本说明书描述的另一个发明方面可以体现在硅自由空间光可调系统中，该硅自由空间光可调系统包括：硅自由空间光可调芯片，其包括，

-折射率响应层，其上设有多个沿所述折射率响应层的水平方向设置的输入端口，所述折射率响应层上还设有多个沿所述折射率响应层的水平方向和竖直方向排列的控制单元，所述控制单元用于控制经由所述输入端口输入的光信号的输出方向；

-控制层，其设于所述折射率响应层的一侧，所述控制层用于调整所述折射率响应层的折射率；

光路处理单元，其用于接收经由所述硅自由空间光可调芯片进行选择后的光信号，并合成为输出光信号；以及

光纤阵列，其用于接收所述输出光信号，并将所述输出光信号耦合到不同光纤中。

前述和其他实施例每个都可以可选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合地)。

所述硅自由空间光可调芯片还包括保护层，所述保护层与所述控制层相对设置，位于所述折射率响应层的另一侧。

所述控制单元包括多个微带天线。

所述控制层通过电控调制或者电控热调制的方式调整所述折射率响应层的折射率。

所述光纤阵列为空间光用的光栅或者集成波导的分波长光器件。

所述光路处理单元采用空间光耦合方式或者集成波导的方式，将所述输出光信号入射到所述光纤阵列中。

可以实施本说明书描述的主题的特定实施例以实现以下优点中的一个或多个。本发明本实施例中的硅自由空间光可调芯片，其将要进入不同的出射端口的光，被按照不同竖直方向位置分别排列在硅自由空间光可调芯片上。并且不同波长光信号输入后，按照不同波长在水平方向上进行分布排列。此外，还能够在硅自由空间光可调芯片的基础上，通过对硅自由空间光可调芯片的控制单元的折射率的控制实现不同波长的光信号在不同输出端口的选择性输出。本实施例中的硅自由空间光可调芯片替代了传统波长选择开关的切换芯片，并且入射光信号是从该芯片输入端口进入的。这与现有的波长选择开关实现技术是不同的。相当于提供了另外一种实现波长选择开关功能的方式，而且结构简单、成本低。

在附图和以下描述中阐述本说明书描述的主题的一个或多个实施例的细节。主题的其他特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求变得显然。

附图说明

图1为本发明实施例中硅自由空间光可调芯片的结构示意图；

图2为本发明实施例中硅自由空间光可调系统的结构示意图。

图中：1-硅自由空间光可调芯片，11-折射率响应层，12-控制单元，13-控制层，14-保护层，2-光路处理单元，3-光纤阵列。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件；当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件、也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

参见图1所示，图1为本发明实施例中硅自由空间光可调芯片的结构示意图。硅自由空间光可调芯片1包括折射率响应层11和控制层13。

其中，折射率响应层11其上设有多个沿所述折射率响应层11的水平方向设置的输入端口。所述折射率响应层11上还设有多个沿所述折射率响应层11的水平方向和竖直方向排列的控制单元12，所述控制单元12用于控制经由所述输入端口输入的光信号的输出方向.

控制层13，其设于所述折射率响应层11的一侧，所述控制层13用于调整所述折射率响应层11的折射率。

在一些替选实现中，所述控制单元12包括多个微带天线。其类似于激光雷达的微天线阵列，可以根据需要进行这种天线的具体设计，微带天线和微天线阵列是较为悉知的技术，本发明在此无需详细说明。

在一些替选实现中，所述控制层13通过电控调制或者电控热调制的方式调整所述折射率响应层11的折射率。具体而言，指的是可以通过电流来改变折射率响应层11的折射率，或者通过加热的方式来改变折射率响应层11的折射率。

在一些替选实现中，所述硅自由空间光可调芯片还包括保护层14，所述保护层14与所述控制层13相对设置，位于所述折射率响应层11的另一侧。优选的，保护层14为透明保护层。

本实施例中的硅自由空间光可调芯片，其将要进入不同的出射端口的光，被按照不同竖直方向位置分别排列在硅自由空间光可调芯片上。并且不同波长光信号输入后，按照不同波长在水平方向上进行分布排列。此外，还能够在硅自由空间光可调芯片的基础上，通过对硅自由空间光可调芯片的控制单元的折射率的控制实现不同波长的光信号在不同输出端口的选择性输出。本实施例中的硅自由空间光可调芯片替代了传统波长选择开关的切换芯片，并且入射光信号是从该芯片输入端口进入的。这与现有的波长选择开关实现技术是不同的。相当于提供了另外一种实现波长选择开关功能的方式，而且结构简单、成本低。

参见图2所示，图2为本发明实施例中硅自由空间光可调系统的结构示意图。其包括硅自由空间光可调芯片1、光路处理单元2和光纤阵列3。

其中，硅自由空间光可调芯片1包括折射率响应层11和控制层13。

折射率响应层11其上设有多个沿所述折射率响应层11的水平方向设置的输入端口。所述折射率响应层11上还设有多个沿所述折射率响应层11的水平方向和竖直方向排列的控制单元12，所述控制单元12用于控制经由所述输入端口输入的光信号的输出方向.

控制层13，其设于所述折射率响应层11的一侧，所述控制层用于调整所述折射率响应层11的折射率。

光路处理单元2用于接收经由所述硅自由空间光可调芯片1进行选择后的光信号，并合成为输出光信号。

光纤阵列3用于接收所述输出光信号，并将所述输出光信号耦合到不同光纤中。

在一些替选实现中，所述控制单元12包括多个微带天线。其类似于激光雷达的微天线阵列，可以根据需要进行这种天线的具体设计。

在一些替选实现中，所述控制层13通过电控调制或者电控热调制的方式调整所述折射率响应层11的折射率。具体而言，指的是可以通过电流来改变折射率响应层11的折射率，或者通过加热的方式来改变折射率响应层11的折射率。

在一些替选实现中，所述硅自由空间光可调芯片还包括保护层14，所述保护层14与所述控制层13相对设置，位于所述折射率响应层11的另一侧。优选的，保护层14为透明保护层。

在一些替选实现中，所述光纤阵列为空间光用的光栅或者集成波导的分波长光器件。

在一些替选实现中，所述光路处理单元2采用空间光耦合方式或者集成波导的方式，将所述输出光信号入射到所述光纤阵列中。

下面对本实施例中的硅自由空间光可调系统的原理进行描述：

不同波长的信号光从折射率响应层11的输入端口输入，按照不同的波长，在水平位置分别排列。其中不同波长光信号的输入，可以用集成波导方式，也可以用空间光耦合方式进行输入。然后通过硅自由空间光可调芯片1控制光在竖直方向的分布，以实现不同出射端口的位置对应。经过硅自由空间光可调芯片1的输出空间光角度调制，将所需光信号，经光路处理单元2后，入射到光纤阵列3处，不需要的光信号被硅自由空间光可调芯片1调控到其他位置处进行阻断。从而实现多通道进多通道出的波长选择开关功能。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。