在密集波分復用（DWDM）技術(shù)飛速發(fā)展的今天，光纖通信網(wǎng)絡(luò )的傳輸容量與速率不斷提升，數據中心、城域網(wǎng)等場(chǎng)景對信息交換效率的要求也日益苛刻。全光交換作為未來(lái)光網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展方向，其核心光器件——光開(kāi)關(guān)的性能直接決定了整個(gè)系統的效能。然而，傳統光開(kāi)關(guān)在實(shí)際應用中長(cháng)期面臨一個(gè)棘手難題：偏振敏感性問(wèn)題。

當光信號從光纖進(jìn)入光開(kāi)關(guān)時(shí)，由于光纖幾何形狀、應力等因素，其偏振態(tài)往往是不確定的。傳統相位調節方式會(huì )導致橫電（TE）模與橫磁（TM）模光信號的有效折射率產(chǎn)生顯著(zhù)差異，進(jìn)而引發(fā)偏振相關(guān)損耗（PDL）和偏振模色散（PMD），最終降低信號傳輸質(zhì)量。如何實(shí)現對偏振不敏感的光開(kāi)關(guān)，成為行業(yè)亟待突破的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)革新：偏振不敏感解決方案

核心設計原理

我們的技術(shù)核心在于對傳統馬赫增德?tīng)柛缮妫∕ZI）型光開(kāi)關(guān)的相位調節機制進(jìn)行了創(chuàng )造性改進(jìn)。如圖1所示，該光開(kāi)關(guān)包含襯底、光分路裝置、兩條波導（第一波導與第二波導）、相位調節裝置、驅動(dòng)裝置以及光合路裝置。

圖1 光開(kāi)關(guān)基本結構示意圖

光分路裝置將輸入光信號均分為第一光信號和第二光信號，分別進(jìn)入第一波導和第二波導傳輸。關(guān)鍵的創(chuàng )新點(diǎn)在于，我們沿著(zhù)第一波導的延伸方向，在其上方或側方設置了一個(gè)可移動(dòng)的第一相位調節裝置，兩者之間保持精確的微小間隙。

第一驅動(dòng)裝置通過(guò)靜電、壓電或電磁等方式，精準驅動(dòng)該相位調節裝置在垂直或水平方向上移動(dòng)，從而改變其與波導的距離，對第一波導中傳輸的光信號進(jìn)行高效的相位調制。

實(shí)現偏振不敏感的關(guān)鍵

傳統方案中，相位調節裝置與波導耦合緊密，導致TE模和TM模的有效折射率變化量（Δn）差異巨大。我們的設計通過(guò)精密的尺寸控制，確保波導在厚度或寬度上顯著(zhù)大于相位調節裝置。

圖2 TE模與TM模有效折射率變化對比圖

如圖2所示，在這種設計下，相位調節裝置在移動(dòng)時(shí)主要起“擾動(dòng)”作用，而非與波導進(jìn)行強烈的能量交換。這使得TE模的有效折射率變化量Δn1與TM模的變化量Δn2高度接近，其相對差值（│Δn1-Δn2│/Δn1 或 │Δn1-Δn2│/Δn2）被控制在10%以?xún)?，甚至更低?/span>

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們的技術(shù)確保了在相位調節過(guò)程中，不同偏振態(tài)的光信號“一視同仁”地經(jīng)歷幾乎相同的光學(xué)路徑變化，從根本上抑制了PDL和PMD的產(chǎn)生。

技術(shù)方案詳解與優(yōu)勢拓展

1. 高效靈活的相位調節機制

我們的光開(kāi)關(guān)提供了多種高效且靈活的相位調節模式：

• 單裝置調節：如圖3所示，通過(guò)單個(gè)相位調節裝置的移動(dòng)即可實(shí)現精確的相位控制，結構簡(jiǎn)潔可靠。

• 多裝置協(xié)同調節：如圖4所示，可以在同一波導的多個(gè)位置，或同時(shí)在兩條波導上設置相位調節裝置。通過(guò)協(xié)同控制，可以實(shí)現更大范圍的相位調節（如0°、90°、180°切換），滿(mǎn)足光開(kāi)關(guān)“直通態(tài)（Bar）”與“交叉態(tài)（Cross）”的快速切換需求（如圖5所示）。

• 雙向同步調節：更進(jìn)階的方案如圖6所示，我們在波導的上方和側方同時(shí)布置相位調節裝置，并使其同步移動(dòng)。由于不同方向的移動(dòng)對TE模和TM模的影響具有互補性，這種設計能更天然地實(shí)現卓越的偏振不敏感特性，同時(shí)對波導截面的形狀適應性更強。

圖3，相位調節裝置在垂直方向移動(dòng)，實(shí)現對波導中光信號的動(dòng)態(tài)相位調制

圖4 兩條波導上配置多組相位調節裝置的擴展結構

圖5 光開(kāi)關(guān)的兩種路徑切換狀態(tài)

圖6 在波導上方和側方同步調節的創(chuàng )新方案

2. 超越傳統的顯著(zhù)優(yōu)勢

與當前主流的光開(kāi)關(guān)相位調節技術(shù)相比，廣西科毅光通信的方案具備壓倒性?xún)?yōu)勢：

• vs. 熱光調節：傳統熱光調制通過(guò)加熱波導改變折射率，效率低、功耗高、存在熱串擾和響應速度慢的問(wèn)題。我們的機械移動(dòng)式調節無(wú)需發(fā)熱，響應速度快，功耗極低，效率顯著(zhù)提升。

• vs. 載流子色散效應：基于半導體載流子注入的調制方式會(huì )產(chǎn)生不可避免的吸收損耗，影響光信號強度。我們的方案是純物理位移調制，無(wú)附加吸收損耗，保障了信號傳輸的完整性。

• 高穩定性與可靠性：我們專(zhuān)利中設計的止擋結構（如圖7系列所示）可以精確固定相位調節裝置的位置，確保相位狀態(tài)的長(cháng)期穩定，抗干擾能力強。

圖7 懸臂梁、彈簧、梳齒等多種精密驅動(dòng)結構

3. 緊湊高效的集成設計

為了在有限芯片面積內實(shí)現更長(cháng)的相互作用長(cháng)度和更強的調制效果，我們還創(chuàng )新性地采用了折疊式波導設計（如圖8所示）。這種設計允許相位調節裝置覆蓋更長(cháng)的波導區域，大幅提升了相位調節的效率與緊湊性，非常適用于高集成度的光開(kāi)關(guān)陣列。

8 折疊波導結構設計，增強相位調節效率與器件集成度

應用場(chǎng)景：從核心器件到系統陣列

本技術(shù)不僅適用于單元光開(kāi)關(guān)，更是構建大規模、高性能光開(kāi)關(guān)陣列的基石。如圖9和圖10所示，在光交叉連接（OXC）設備中，通過(guò)將我們生產(chǎn)的偏振不敏感光開(kāi)關(guān)排列為矩陣，可以靈活地將任意輸入端口的光信號路由到任意輸出端口，實(shí)現全光層的智能交換與調度，是構建下一代彈性光網(wǎng)絡(luò )（EON）、數據中心光互聯(lián)（DCI）的核心硬件。

9圖 光交叉連接設備中光開(kāi)關(guān)的應用場(chǎng)景示意圖

圖10 大型光開(kāi)關(guān)陣列布局圖

主要應用領(lǐng)域包括：

• 電信骨干網(wǎng)與城域網(wǎng)：用于動(dòng)態(tài)光分插復用（ROADM）和OXC，實(shí)現靈活的波長(cháng)級業(yè)務(wù)調度。

• 數據中心內部與互聯(lián)：支撐超大規模數據中心內服務(wù)器間的極速通信，以及數據中心間的互聯(lián)（DCI）。

• 高性能計算與傳感網(wǎng)絡(luò )：滿(mǎn)足低延遲、高帶寬的并行計算與分布式傳感需求。

廣西科毅光通信科技有限公司（www.m.hellosk.com）本次介紹的偏振不敏感光開(kāi)關(guān)技術(shù)，代表了我們在高端光器件領(lǐng)域持續的創(chuàng )新能力。這項技術(shù)攻克了長(cháng)期困擾行業(yè)的偏振敏感難題，在傳輸質(zhì)量、調節效率、功耗和穩定性方面實(shí)現了全面提升。

擇合適的光開(kāi)關(guān)等光學(xué)器件及光學(xué)設備是一項需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細對比關(guān)鍵參數，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專(zhuān)業(yè)的合作伙伴。

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（注：本文部分內容由AI協(xié)助習作，僅供參考）