本發(fā)明涉及片上光互聯(lián)與集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種2×2多模光開關(guān)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，處理器性能繼續(xù)提升依賴于多核并行處理構(gòu)架的發(fā)展。多核處理器的性能主要受兩個(gè)因素限制：第一是處理器的單核心性能；第二是處理器核心之間的通信帶寬。因而，在處理器單核心性能提高受限的今天，提高處理器核心之間通信帶寬成為研究的熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種2×2多模光開關(guān)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種2×2多模光開關(guān)包括：第一模式解復(fù)用器和第二模式解復(fù)用器，分別用于將一多模復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)單模信號(hào)；第一模式復(fù)用器和第二模式復(fù)用器，分別用于將多個(gè)單模信號(hào)轉(zhuǎn)換為一多模復(fù)用信號(hào)；n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元，每一單模光開關(guān)單元包括第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端和第二輸出端；第一單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第一單模波導(dǎo)，n個(gè)第一單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述第一模式解復(fù)用器的n個(gè)輸出端，n個(gè)第一單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第一輸入端；第二單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第二單模波導(dǎo)，n個(gè)第二單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述第二模式解復(fù)用器的n個(gè)輸出端，n個(gè)第二單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第二輸入端；第三單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第三單模波導(dǎo)，n個(gè)第三單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述第一模式復(fù)用器的n個(gè)輸入端，n個(gè)第三單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第一輸出端；以及第四單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第四單模波導(dǎo)，n個(gè)第四單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述第二模式復(fù)用器的n個(gè)輸入端，n個(gè)第四單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第二輸出端，其中n為正整數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種片上網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個(gè)2×2多模光開關(guān)。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明至少具有以下有益效果之一：

(1)本發(fā)明中2×2多模光開關(guān)支持多模復(fù)用信號(hào)輸入且同時(shí)進(jìn)行切換；

(2)采用2×2多模光開關(guān)構(gòu)建多模復(fù)用片上網(wǎng)絡(luò)，可有效的提高通信帶寬。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例2×2多模光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明某些實(shí)施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實(shí)施例將被示出。實(shí)際上，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于此數(shù)所闡述的實(shí)施例；相對(duì)地，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明滿足適用的法律要求。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

光開關(guān)是片上光網(wǎng)絡(luò)的重要組成單元，通過(guò)多個(gè)光開關(guān)的級(jí)聯(lián)和不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間鏈路路徑的切換功能，因此要提高片上光網(wǎng)絡(luò)的通信帶寬，很重要的一點(diǎn)在于提高光開關(guān)的通信帶寬。

本發(fā)明提供一種2×2多模光開關(guān)，通過(guò)設(shè)計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)將模式復(fù)用器，模式解復(fù)用器和單模2×2光開關(guān)單元結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)一種模式數(shù)量可擴(kuò)展的2×2多模光開關(guān)，支持多模輸入且同時(shí)進(jìn)行切換。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例2×2多模光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，2×2多模光開關(guān)1000包括兩模式解復(fù)用器、兩模式復(fù)用器、兩多模輸入波導(dǎo)，兩多模輸出波導(dǎo)，n個(gè)單模光開光單元301、302……30n以及四組單模波導(dǎo)組。

第一模式解復(fù)用器201和第二模式解復(fù)用器202均用于將一多模復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)單模信號(hào)，每一模式解復(fù)用器包括一用于接收多模復(fù)用信號(hào)的輸入端，以及用于輸出單模信號(hào)的多個(gè)輸出端，本實(shí)施例中為n個(gè)輸出端，其中n為正整數(shù)。

第一模式復(fù)用器203和第二模式復(fù)用器204均用于將多個(gè)單模信號(hào)轉(zhuǎn)換為一多模復(fù)用信號(hào)，每一模式復(fù)用器包括用于接收單模信號(hào)的多個(gè)輸入端，本實(shí)施例中為n個(gè)輸入端，以及用于輸出多模復(fù)用信號(hào)的一輸出端，本實(shí)施例中為n個(gè)輸出端，模式復(fù)用器與模式解復(fù)用器的作用互逆。

n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元301、302……30n，設(shè)置在兩模式解復(fù)用器與兩模式復(fù)用器之間，每一單模光開關(guān)單元包括第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端和第二輸出端，例如由馬克-增德爾干涉器結(jié)構(gòu)或微環(huán)諧振器構(gòu)成。

第一單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第一單模波導(dǎo)1011、1012……101n，n個(gè)第一單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述第一模式解復(fù)用器的n個(gè)輸出端，n個(gè)第一單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第一輸入端，具體的，第一單模波導(dǎo)1011的輸入端連接第一模式解復(fù)用器201的一輸出端，第一單模波導(dǎo)1011的輸出端連接第一2×2單模光開關(guān)單元301的第一輸入端，第一單模波導(dǎo)1012的輸入端連接第一模式解復(fù)用器201的另一輸出端，第一單模波導(dǎo)1012的輸出端連接第二2×2單模光開關(guān)單元302的第一輸入端，依次類推，第一單模波導(dǎo)101n的輸入端連接第一模式解復(fù)用器201的第n個(gè)輸出端，第一單模波導(dǎo)101n的輸出端連接第n2×2單模光開關(guān)單元30n的第一輸入端；

第二單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第二單模波導(dǎo)1021、1022……102n，n個(gè)第二單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述第二模式解復(fù)用器的n個(gè)輸出端，n個(gè)第二單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第二輸入端；具體的，第二單模波導(dǎo)1021的輸入端連接第二模式解復(fù)用器202的一輸出端，第二單模波導(dǎo)1021的輸出端連接第一2×2單模光開關(guān)單元301的第二輸入端，第二單模波導(dǎo)1022的輸入端連接第二模式解復(fù)用器202的另一輸出端，第二單模波導(dǎo)1022的輸出端連接第二2×2單模光開關(guān)單元302的第二輸入端，依次類推，第二單模波導(dǎo)102n的輸入端連接第二模式解復(fù)用器202的第n個(gè)輸出端，第二單模波導(dǎo)102n的輸出端連接第n2×2單模光開關(guān)單元30n的第二輸入端；

第三單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第三單模波導(dǎo)1031、1032……103n，n個(gè)第三單模波導(dǎo)的輸出端分別連接第一模式復(fù)用器的n個(gè)輸入端，n個(gè)第三單模波導(dǎo)的輸入端分別連接n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第一輸出端；具體的，第三單模波導(dǎo)1031的輸出端連接第一模式復(fù)用器203的一輸入端，第三單模波導(dǎo)1031的輸入端連接第一2×2單模光開關(guān)單元301的第一輸出端，第三單模波導(dǎo)1032的輸出端連接第一模式復(fù)用器203的一輸入端，第三單模波導(dǎo)1032的輸入端連接第二2×2單模光開關(guān)單元302的第一輸出端，依次類推，第三單模波導(dǎo)103n的輸出端連接第一模式復(fù)用器203的第n輸入端，第三單模波導(dǎo)103n的輸入端連接第n2×2單模光開關(guān)單元30n的第一輸出端。

第四單模波導(dǎo)組，包括n個(gè)第四單模波導(dǎo)1041、1042……104n，n個(gè)第四單模波導(dǎo)的輸出端分別連接所述第二模式復(fù)用器的n個(gè)輸入端，n個(gè)第四單模波導(dǎo)的輸入端分別連接所述n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元的第二輸出端，具體的，第四單模波導(dǎo)1041的輸出端連接第二模式復(fù)用器204的一輸入端，第四單模波導(dǎo)1041的輸入端連接第一2×2單模光開關(guān)單元301的第二輸出端，第四單模波導(dǎo)1042的輸出端連接第二模式復(fù)用器204的另一輸入端，第四單模波導(dǎo)1042的輸入端連接第二2×2單模光開關(guān)單元302的第二輸出端，依次類推，第四單模波導(dǎo)104n的輸出端連接第二模式復(fù)用器204的第n輸入端，第四單模波導(dǎo)1041的輸入端連接第n2×2單模光開關(guān)單元30n的第二輸出端。

第一多模輸入波導(dǎo)101，連接至第一模式解復(fù)用器201的輸入端，第二多模輸入波導(dǎo)102，連接至第二模式解復(fù)用器202的輸入端，兩多模輸入波導(dǎo)用于輸入多模復(fù)用信號(hào)。

第一多模輸出波導(dǎo)103，連接至第一模式復(fù)用器203的輸出端；第二多模輸出波導(dǎo)104，連接至第二模式復(fù)用器204的輸出端，兩多模輸出波導(dǎo)用于輸出多模復(fù)用信號(hào)。

以下介紹本發(fā)明實(shí)施例中的2×2多模光開關(guān)的工作方式。

在一實(shí)施例中，n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元301、302……30n中的每一個(gè)均可根據(jù)控制信號(hào)在直通狀態(tài)和交叉狀態(tài)之間切換，根據(jù)所需速度和消光比的不同，可選用熱光效應(yīng)或等離子色散效應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)其開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)2×2單模光開關(guān)單元為直通狀態(tài)時(shí)，第一輸出端和第二輸出端分別輸出第一輸入端和第二輸入端的信號(hào)；當(dāng)2×2單模光開關(guān)單元為交叉狀態(tài)時(shí)，第一輸出端和第二輸出端分別輸出第二輸入端和第一輸入端的信號(hào)。n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元同時(shí)處于直通狀態(tài)或交叉狀態(tài)，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)2×2多模光開關(guān)的正常工作。

第一多模復(fù)用信號(hào)為n個(gè)模式復(fù)用，經(jīng)由第一多模輸入波導(dǎo)101輸入第一模式解復(fù)用器201，n個(gè)模式復(fù)用的信號(hào)被解復(fù)用為n個(gè)單模信號(hào)，分別傳輸至n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元301、302……30n的第一輸入端，當(dāng)n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元同時(shí)處于直通狀態(tài)時(shí)，n個(gè)單模信號(hào)經(jīng)過(guò)交換被傳輸至第一模式復(fù)用器203，由第一模式復(fù)用器203輸出與第一多模信號(hào)模式階數(shù)相同的多模復(fù)用信號(hào)，當(dāng)n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元同時(shí)處于交叉狀態(tài)時(shí)，n個(gè)單模信號(hào)經(jīng)過(guò)交換被傳輸至第二模式復(fù)用器204，由第二模式復(fù)用器204輸出與第一多模信號(hào)模式階數(shù)相同的多模復(fù)用信號(hào)。如果經(jīng)由第一多模輸入波導(dǎo)101輸入第一模式解復(fù)用器201的模式復(fù)用信號(hào)為m個(gè)模式復(fù)用，m≤n，m為正整數(shù)，被解復(fù)用為m單模信號(hào)，分別傳輸至n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元中的前m個(gè)2×2單模光開關(guān)單元301、302……30m，其余過(guò)程與前述一致。

第二多模復(fù)用信號(hào)為n個(gè)模式復(fù)用，經(jīng)由第二多模輸入波導(dǎo)102輸入第二模式解復(fù)用器202，n個(gè)模式復(fù)用的信號(hào)被解復(fù)用為n個(gè)單模信號(hào)，分別傳輸至n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元301、302……30n的第二輸入端。當(dāng)n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元同時(shí)處于直通狀態(tài)時(shí)，n個(gè)單模信號(hào)經(jīng)過(guò)交換被傳輸至第二模式復(fù)用器204，由第二模式復(fù)用器204輸出與第二多模信號(hào)模式階數(shù)相同的多模復(fù)用信號(hào)，當(dāng)n個(gè)2×2單模光開關(guān)單元同時(shí)處于交叉狀態(tài)時(shí)，n個(gè)單模信號(hào)經(jīng)過(guò)交換被傳輸至第一模式復(fù)用器203，由第一模式復(fù)用器203輸出與第二多模信號(hào)模式階數(shù)相同的多模復(fù)用信號(hào)。如果經(jīng)由第二多模輸入波導(dǎo)102輸入第二模式解復(fù)用器202的模式復(fù)用信號(hào)為m個(gè)模式復(fù)用，m≤n，m為正整數(shù)，被解復(fù)用為m單模信號(hào)，分別傳輸至前m個(gè)2×2單模光開關(guān)單元301、302……30m，其余過(guò)程與前述一致。

第一多模復(fù)用信號(hào)和第二多模復(fù)用信號(hào)的模式數(shù)可以相同，也可以不同，第一多模復(fù)用信號(hào)和第二多模復(fù)用信號(hào)可同時(shí)分別輸入第一模式解復(fù)用器201和第二模式解復(fù)用器202，分別由第一模式復(fù)用器203和第二模式復(fù)用器204中的一個(gè)輸出，由此實(shí)現(xiàn)多模復(fù)用輸入且同時(shí)進(jìn)行切換。

本發(fā)明另一實(shí)施例中，第一模式解復(fù)用器201和第二模式解復(fù)用器202、第一模式復(fù)用器203和第二模式復(fù)用器204、各多模波導(dǎo)組以及兩多模輸入波導(dǎo)和兩多模輸出波導(dǎo)均在絕緣體上的硅上制作，用于實(shí)現(xiàn)單片集成。

本發(fā)明再一實(shí)施例，提供一種片上網(wǎng)絡(luò)，如mesh網(wǎng)絡(luò)、fat-tree網(wǎng)絡(luò)、crossbar網(wǎng)絡(luò)和clos網(wǎng)絡(luò)等，結(jié)構(gòu)中包括至少一個(gè)2×2多模光開關(guān)，以滿足多核心間的高通信帶寬光交換需求。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。