本發(fā)明涉及光開關(guān)，特別涉及一種多模光開關(guān)和多模光傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)量迅速增加，對(duì)更高效率的數(shù)據(jù)傳輸方式的需求也日益增長(zhǎng)。多模波導(dǎo)能夠同時(shí)承載多個(gè)橫向模式（如te0，te1，te2等），利用模式復(fù)用（mode-division?multiplexing，mdm）技術(shù)可以顯著提升信道容量，這是因?yàn)樵谕徊▽?dǎo)內(nèi)可以同時(shí)傳輸多個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，每個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)不同的模式。盡管多模波導(dǎo)有上述優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在實(shí)現(xiàn)多模信號(hào)的動(dòng)態(tài)路由與交換時(shí)，仍會(huì)遇到缺乏高效、可控、低插損、低串?dāng)_集成化多模光開關(guān)解決方案的問題。傳統(tǒng)的片上光交換器大多基于單模器件設(shè)計(jì)，例如馬赫-曾德爾干涉儀（mzi）陣列、微環(huán)諧振器陣列或微光子晶體結(jié)構(gòu)。這些方法在處理多模波導(dǎo)信號(hào)時(shí)表現(xiàn)出模式選擇性差、串?dāng)_高以及可調(diào)控性不足的問題，無(wú)法有效支持多模信號(hào)的處理需求。為了克服上述挑戰(zhàn)，需要開發(fā)一種新的片上集成可擴(kuò)展多模光開關(guān)方案，該方案應(yīng)能實(shí)現(xiàn)在單一芯片上的多輸入多輸出（mimo）、多模式靈活光路切換與重構(gòu)功能。這將為未來(lái)的高帶寬、低能耗片上光互連提供強(qiáng)有力的支持，有助于解決當(dāng)前面臨的瓶頸問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要目的是提出一種多模光開關(guān)和多模光傳輸系統(tǒng)，旨在保持多模信號(hào)完整性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)亞毫秒級(jí)的高速切換。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的多模光開關(guān)，包括：
3、第一分束器，具有輸入口、第一輸出口和第二輸出口，用于接收第一多模光信號(hào)，并將接收到的第一多模光信號(hào)，按照預(yù)設(shè)規(guī)則分配至所述第一輸出口和所述第二輸出口；
4、光信號(hào)調(diào)制組件，所述光信號(hào)調(diào)制組件的信號(hào)輸入端連接于所述第一輸出口，用于將所述第一多模光信號(hào)分解為多個(gè)單模光信號(hào)，對(duì)每一所述單模信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制并合成第二多模光信號(hào)后輸出；
5、第二分束器，具有第三輸入口、第四輸入口、第三輸出口及第四輸出口，所述第三輸入口連接于所述第二輸出口，所述第四輸入口連接于所述光信號(hào)調(diào)制組件的信號(hào)輸出端，用于將所述第一輸出口輸出的第一多模光信號(hào)和所述光信號(hào)調(diào)制組件輸出的第二多模光信號(hào)合束后輸出至所述第三輸出口或所述第四輸出口。
6、在一實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)規(guī)則為所述第一輸出口和所述第二輸出口各自所占的信號(hào)比例；
7、所述信號(hào)比例為1：1。
8、在一實(shí)施方式中，所述光信號(hào)調(diào)制組件包括：
9、第一復(fù)用器，所述第一復(fù)用器的多模輸入口連接于所述第一輸出口，用于將所述第一多模光信號(hào)分解為多個(gè)單模光信號(hào)后輸出；
10、光移相器，所述光移相器的信號(hào)輸入側(cè)連接于所述第一復(fù)用器的單模輸出口，用于改變所述單模光信號(hào)的相位；
11、第二復(fù)用器，所述第二復(fù)用器的單模輸入口連接于所述光移相器的信號(hào)輸出側(cè)，所述第二復(fù)用器的多模輸出口連接于所述第四輸入口，用于將多個(gè)所述單模光信號(hào)合束成第二多模光信號(hào)后輸出。
12、在一實(shí)施方式中，所述光移相器包括：
13、基底；
14、單模窄波導(dǎo)，設(shè)置于所述基底；
15、加熱件，設(shè)置于所述基底，并位于所述單模窄波導(dǎo)的一側(cè)；
16、驅(qū)動(dòng)電路，與所述加熱件電連接，用于對(duì)所述加熱件施加電壓發(fā)熱，以改變所述單模窄波導(dǎo)的折射率，進(jìn)而改變所述單模窄波導(dǎo)中光信號(hào)的相位。
17、在一實(shí)施方式中，所述第一復(fù)用器具有多個(gè)單模輸出口，所述第二復(fù)用器具有多個(gè)單模輸入口；
18、所述光移相器設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述光移相器的信號(hào)輸入側(cè)一對(duì)一地連接于多個(gè)所述第一單模輸出口，多個(gè)所述光移相器的信號(hào)輸出側(cè)一對(duì)一地連接于多個(gè)所述第二單模輸出口。
19、在一實(shí)施方式中，所述多模光開關(guān)還包括：
20、多模輸入光波導(dǎo)模塊，所述多模輸入光波導(dǎo)模塊連接于所述第一分束器，用于向所述第一分束器輸入第一多模光信號(hào)。
21、在一實(shí)施方式中，所述第一分束器的輸入口包括第一輸入口和第二輸入口；
22、所述多模輸入光波導(dǎo)模塊包括第一多模輸入光波導(dǎo)和第二多模輸入光波導(dǎo)，所述第一多模輸入光波導(dǎo)連接于所述第一輸入口，所述第二多模輸入光波導(dǎo)連接于所述第二輸入口。
23、在一實(shí)施方式中，所述多模光開關(guān)還包括：
24、多模輸出光波導(dǎo)模塊，包括第一多模輸出光波導(dǎo)和第二多模輸出光波導(dǎo)，所述第一多模輸出光波導(dǎo)連接于所述第三輸出口，用于將經(jīng)由所述第三輸出口的信號(hào)輸出，所述第二多模輸出光波導(dǎo)連接于所述第四輸出口，用于將經(jīng)由所述第四輸出口的信號(hào)輸出。
25、在一實(shí)施方式中，所述第一多模輸出光波導(dǎo)的數(shù)量匹配于所述第三輸出口的數(shù)量；
26、所述第二多模輸出光波導(dǎo)的數(shù)量匹配于所述第四輸出口的數(shù)量。
27、本發(fā)明還提出一種多模光傳輸系統(tǒng)，包括如上所述的多模光開關(guān)。
28、本發(fā)明的技術(shù)方案通過集成第一分束器、光信號(hào)調(diào)制組件和第二分束器來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的多模信號(hào)動(dòng)態(tài)路由與交換。首先，第一分束器接收輸入的第一多模光信號(hào)，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則將信號(hào)分配至第一輸出口和第二輸出口；接著，連接于第一輸出口的光信號(hào)調(diào)制組件將接收到的第一多模光信號(hào)分解為多個(gè)單模光信號(hào)，對(duì)每個(gè)單模信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制后重新合成新的第二多模光信號(hào)；最后，第二分束器將來(lái)自第二輸出口的第一多模光信號(hào)和經(jīng)過調(diào)制后的第二多模光信號(hào)合束為第三多模光信號(hào)，并根據(jù)需求選擇性地輸出至第三輸出口或第四輸出口。通過這種方式，多模光開關(guān)能夠靈活且高效地管理多模信號(hào)的傳輸路徑和相位調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)低插損、低串?dāng)_及高度可控的信號(hào)處理，有效支持多模信號(hào)的動(dòng)態(tài)路由與交換需求，為高帶寬、低能耗的片上光互連提供可能，解決傳統(tǒng)片上光交換器在處理多模信號(hào)時(shí)遇到的模式選擇性差、串?dāng)_高以及可調(diào)控性不足的問題。
1.一種多模光開關(guān)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)規(guī)則為所述第一輸出口和所述第二輸出口各自所占的信號(hào)比例；
3.如權(quán)利要求1所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述光信號(hào)調(diào)制組件包括：
4.如權(quán)利要求3所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述光移相器包括：
5.如權(quán)利要求3所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述第一復(fù)用器具有多個(gè)單模輸出口，所述第二復(fù)用器具有多個(gè)單模輸入口；
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述多模光開關(guān)還包括：
7.如權(quán)利要求6所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述第一分束器的輸入口包括第一輸入口和第二輸入口；
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述多模光開關(guān)還包括：
9.如權(quán)利要求8所述的多模光開關(guān)，其特征在于，所述第一多模輸出光波導(dǎo)的數(shù)量匹配于所述第三輸出口的數(shù)量；
10.一種多模光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的多模光開關(guān)。