无解复用超紧凑型WDM兼容多模光开关数据集

基于硅的光开关是片上光互连系统中的关键组成部分，而模式分复用（mode-division multiplexing，MDM）技术使不同光学模式能够作为信息载体参与信号路由，从而进一步提升了光开关的链路容量。然而，传统的多模光开关通常采用马赫–曾德尔干涉仪（MZI）结构并结合模式（解）复用器实现，其结构复杂且占用较大的芯片面积。本文提出并实验验证了一种新型去解复用（demultiplexing-free）的双模 3 × 3 热光光开关，该开关基于微环谐振器（micro-rings，MRs）和模式交换器（mode exchangers，MEs）实现。所有微环谐振器均设计用于处理 TE1模式，而模式交换器可将 TE0模式转换为 TE1模式，从而实现两种模式的独立路由。采用贝塞尔曲线对模式交换器以及双模 45° 和 90° 波导弯曲结构进行了联合优化，使器件布局更加灵活且紧凑。此外，通过增加微环谐振器对，该结构可支持多波长信道及不同信道间隔，表现出良好的波分复用（WDM）兼容性。该光开关的芯片占用面积仅为 0.87 × 0.52 mm²，具有超紧凑的尺寸。在 “全直通（all-bar）” 和 “全交叉（all-cross）” 两种工作状态下，其在 1551 nm 处的插入损耗均低于 8.7 dB，光信噪比（OSNR）均高于 13.0 dB。此外，32 Gbps 的数据传输实验验证了该光开关的高速传输能力。