集成光开关的实施显示出缩小ROADM尺寸、提高灵活性和紧凑性的前景，最终形成强大的单芯片解决方案。尽管对各种结构和平台的开关进行了数十年的研究，但在密集集成、低插入损耗(IL)和偏振相关损耗(PDL)之间实现平衡仍然是一个重大挑战。

中国香港城市大学物理系SaiTakChu教授和QXPTechnologiesInc.的BrentE.Little博士领导的团队在《光：科学与应用》上发表了一篇新论文，Xi中国及其合作者展示了一种低损耗且与偏振无关的集成光学无色ROADM。

32x4光开关设计用于将32个输入中的任何一个路由到快速端口，或者将32个输入中的任何通道分出到目标4个分出端口，或者将4个端口中的任何一个添加到32个快速通道中的任何一个。

在1550nm处，每个快速通道的光纤到光纤损耗低于2dB，并且在C和L频段上低于3dB。对于1550nm处所有4个分出/分出通道的每个输入通道，损耗小于3.5dB，并且在C和L频段上损耗小于5dB。C频段上4个分插通道的所有快速通道和输入通道的PDL均低于0.3dB，C和L频段的串扰均低于-50dB。

ROADM基于QXPTechnologiesInc.的高折射率掺杂石英玻璃(HDSG)平台，具有10%至20%的可调波导折射率对比度，低于Si和SiN波导，但高于低折射率波导。折射率对比二氧化硅波导。它在光纤耦合损耗、传播损耗和PDL之间取得平衡，同时保持高集成密度。

在单片集成光斑尺寸转换器的帮助下，模场直径为10.4mm的标准单模光纤(SMF)到模场为2mmx2mm的波导的耦合损耗低于0.4dB/facet，并且C和L频段的PDL低于0.07dB。这些低损耗和低PDL的特性使得该平台有望用于开关器件的集成。

该开关由188个MZI型开关元件组成。在C和L频段内，对于32个通道，全光学和电子封装器件的快速和分接通道上测得的光纤到光纤损耗分别在3dB以内和5dB以下。该器件在C频段的PDL低于0.3dB。还集成了32个可变光衰减器(VOA)，在10dBVOA衰减时，C频段内的PDL低于1dB。

研究人员总结了他们的ROADM的设计原理：

“开关矩阵还由总共618个波导-波导交叉点组成，这些交叉点会导致IL和串扰。为了限制交叉点引入的损耗和串扰量，波导分布在两个垂直层上，以允许波导互相交叉。

“使用这种方法，我们能够将快车通道的串扰降低到-50dB以下，将分插通道的串扰降低到-40dB以下。”

他们补充道：“为了适应三维设计，该设计还包括额外的88个光通孔和44个光桥，用于连接各层之间的波导。

“光开关是光电路的基本元件。所提出的低损耗和偏振无关的开关可以有利于可编程光子集成电路在光神经网络和集成量子光子学等应用中的发展。”

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