Y型分支器结构如图7所示,在硅基底或SiO2基底上生成矩形波导,微加热器由Ti或Cr在波导分支表面沉积而成,金属层一般采用光刻法或湿式化学刻蚀,为减小在水平方向的热传播,电极旁的SiO2层非常薄。当其中一个分支上的加热器通电时,在该加热器下面的波导的折射率减小,相应的,光功率被转向另一分支,即处于开的状态。同时,在有源加热器的分支则处于关的状态。波导材料在开始阶段经常采用Si或SiO2,而现在人们则把更多的研究转向了聚合物波导,这主要是由于聚合物的导热率很低,而热光系数却很高。介入损耗一般为3-4dB,消光比为20dB左右。 干涉仪型光开关 干涉仪型光开关主要指M-Z干涉仪型。主导思想是利用光相位特性。输入光被分为两束,通过两个分开的波导,再合并。其中一个波导被加热改变其光程。当两条路径长度相同时,光通过其中一个出口,当长度不同时,光线通过另一个出口。由于Si的导热系数较大,加热器的距离至少要100微米,这样才不会影响到相邻的开关。MZI型光开关结构如图8所示。它包括一个MZI和两个3dB耦合器,两个波导臂具有相同的长度,在MZI的干涉臂上,镀上金属薄膜加热器形成相位延时器,波导一般生成在硅基底上,硅基底还可看作一个散热器。波导上的热量通过它来散发出去。当加热器未加热时,输入信号经过两个3dB耦合器在交叉输出端口发生相干相长而输出,在直通的输出端口发生相干相消,如果加热器开始工作而使光信号发生了大小为π的相移,则输入信号将在直通端口发生相干相长而输出,而在交叉端口发生干涉相消。从而通过控制加热器可实现开关的动作。 以1×2和2×2光开关单元为基础,其它4×4、8×8、16×16等光开关矩阵可通过这两种光开关单元集成而得到。光开关矩阵的集成,有多种组网方式,其中,CLOS多级网络是最常用的一种,对N×N的开关矩阵,需要2N-1级的开关单元级联而成。如8×8的矩阵开关,一般都采用15级开关单元结构,其中,48个周边光开关用作衰减平衡器,始终处于交叉状态,而中间组成菱形的64个光开关构成8×8光开关的核心,每一级的光开关单元数目分别为7和8个交叉排列。从而构成严格无阻塞的8×8光开关矩阵,NTT公司最近采用双MZI串联的开关单元代替传统的单MZI型开关单元,仅用8级开关单元就构成了严格无阻塞的8×8开关矩阵,图9即为NTT公司制造的8×8光开关结构图。它有效地减小了波导长度,降低了开关损耗,提高了消光比,降低了串扰水平。工作带宽覆盖了整个EDFA增益谱。
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