一种链路可重构光学芯片的制作方法

本发明涉及一种链路可重构光学芯片，属于光学芯片。

背景技术：

1、光子集成芯片在信息传输和处理领域有着不容忽视的优势，因此被广泛应用于通信、数据中心及量子信息处理等应用中。其中，光路由技术通过将多个光开关以一定拓扑结构排布，实现光路径的切换，从而实现光信号的路由功能。目前，熟知的cross-bar结构主要由1×2光开关构成，pi-loss结构主要由2×2光开关构成。然而随着输入和输出点的增加，cross-bar的交叉点数量也随之快速扩大，导致硬件复杂度上升。而pi-loss结构，不能实现任意输入与任意端口之间的连接，这使得连接性能相对较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种链路可重构光学芯片，通过不同排列组合的mems开关器件实现任意端口到任意端口的访问功能。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、本发明公开了一种链路可重构光学芯片，所述芯片包括多个横向的光波导总线和多个纵向的光波导总线；所述横向的光波导总线或纵向的光波导总线的两端均连接有光栅耦合器端口；

4、每一个横向的光波导总线与每一个纵向的光波导总线的交叉连接区域设有一个mems开关器件，使得多个mems开关器件呈矩阵式行列排布；每一个mems开关器件内设有耦合波导，通过控制所述mems开关器件的开合状态，使得光信号通过耦合波导进行链路切换，实现任意光栅耦合器端口至任意光栅耦合器端口的访问。

5、进一步的，所述mems开关器件呈矩阵式m行n列布局，所述mems开关器件的数量为m*n，m和n均为整数，且m≥2，n≥2；

6、其中，位于矩阵四周的mems开关器件，除第1行第n列和第1行第n列mems开关器件，其余mems开关器件上的耦合波导的方向相同。

7、进一步的，所述mems开关器件包括上端口、下端口、左端口和右端口；所述耦合波导包括第一耦合波导和第二耦合波导；

8、当所述耦合波导的方向为左斜时，第一耦合波导设置于上端口与左端口之间，第二耦合波导设置于下端口与右端口之间；所述右端口作为左端口的cross端和下端口的bar端，所述上端口作为左端口的bar端和下端口的cross端；

9、当所述耦合波导的方向为右斜时，第一耦合波导设置于上端口与右端口之间，第二耦合波导设置于下端口与左端口之间；所述右端口作为左端口的cross端和上端口的bar端，所述下端口作为左端口的bar端和上端口的cross端；

10、响应于所述mems开关器件的状态为开，则光信号传播方向为bar端；反之，光信号传播方向为cross端。

11、进一步的，所述芯片还包括n条上电极电路和m*n条下电极电路；

12、每一条上电极电路分别连接一列对应的mems开关器件的上层电极；每一条下电极电路连接一个对应的mems开关器件的下电极；

13、通过上电极电路对上层电极施加电压，和/或通过下电极电路对下层电极施加电压，以控制所述mems开关器件的开合状态。

14、进一步的，所述横向的光波导总线与纵向的光波导总线通过十字交叉结连接，所述十字交叉结的数量为m*n。

15、进一步的，所述芯片的两侧均设有耦合校准输入端口和耦合校准输出端口，以实现芯片与外界接收和发射光信号时的耦合校准。

16、进一步的，所述耦合波导为90°弯曲耦合波导。

17、进一步的，所述mems开关器件包括2×2 si-photonics mems 致动器。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

19、本发明的链路可重构光学芯片，提供了一种全新的光开关器件阵列架构方式，通过不同排列组合的mems开关器件实现任意端口到任意端口的访问功能，相较传统cross-bar结构，在不增加额外节点的情况下，将端口连接倍数扩大1倍，实现片上端口的任意寻址功能。

技术特征：

1.一种链路可重构光学芯片，其特征是，所述芯片包括多个横向的光波导总线和多个纵向的光波导总线；所述横向的光波导总线或纵向的光波导总线的两端均连接有光栅耦合器端口；

2.根据权利要求1所述的链路可重构光学芯片，其特征是，所述mems开关器件呈矩阵式m行n列布局，所述mems开关器件的数量为m*n，m和n均为整数，且m≥2，n≥2；

3.根据权利要求2所述的链路可重构光学芯片，其特征是，所述mems开关器件包括上端口、下端口、左端口和右端口；所述耦合波导包括第一耦合波导和第二耦合波导；

4. 根据权利要求3所述的链路可重构光学芯片，其特征是， 所述芯片还包括n条上电极电路和m*n条下电极电路；

5.根据权利要求2所述的链路可重构光学芯片，其特征是，所述横向的光波导总线与纵向的光波导总线通过十字交叉结连接，所述十字交叉结的数量为m*n。

6.根据权利要求1所述的链路可重构光学芯片，其特征是，所述芯片的两侧均设有耦合校准输入端口和耦合校准输出端口，以实现芯片与外界接收和发射光信号时的耦合校准。

7.根据权利要求1所述的链路可重构光学芯片，其特征是，所述耦合波导为90°弯曲耦合波导。

8. 根据权利要求1所述的链路可重构光学芯片，其特征是，所述mems开关器件包括2×2 si-photonics mems 致动器。

技术总结
本发明公开了一种链路可重构光学芯片，芯片包括多个横向的光波导总线和多个纵向的光波导总线；横向的光波导总线或纵向的光波导总线的两端均连接有光栅耦合器端口；每一个横向的光波导总线与每一个纵向的光波导总线的交叉连接区域设有一个MEMS开关器件，使得多个MEMS开关器件呈矩阵式行列排布；每一个MEMS开关器件内设有耦合波导，通过控制MEMS开关器件的开合状态，使得光信号通过耦合波导进行链路切换，实现任意光栅耦合器端口至任意光栅耦合器端口的访问。相较传统Cross‑Bar结构，在不增加额外节点的情况下，将端口连接倍数扩大1倍，实现片上端口的任意寻址功能。

技术研发人员：姚子君,任李营,刘思源,崔博文,王自衡
受保护的技术使用者：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19