关键词：光开关矩阵；微盘谐振器；热串扰缓解股票融资哪家好

在数据中心、电信和先进计算系统迅猛发展的今天，光开关矩阵作为动态路由光学信号的核心组件，正面临着爆炸式增长的数据流量挑战。传统硅光子开关矩阵虽已取得进展，但受限于开关元件尺寸和热串扰问题，难以实现高集成密度和大规模扩展。

近日，北京理工大学张伟峰研究团队在《Photonics Research》期刊上发表论文，提出一种新型可扩展光开关矩阵。

该方案采用超紧凑热调谐微盘谐振器（MDR），在每个波导交叉点放置双MDR，支持多方向路由和可重排非阻塞连接，不仅提升了输入/输出端口密度，还显著降低了热串扰。

双谐振器如何破解路由瓶颈

该开关矩阵的核心在于一个二维网格网络架构，其中每个网格单元内战略性地布置双MDR，作为添加-丢弃配置的开关元件。这些MDR半径仅为10微米，自由光谱范围（FSR）达10.5纳米，支持波长选择性操作。

通过热光效应，顶部TiN微加热器可独立调控每个MDR的谐振波长，实现信号在三个方向上的灵活路由：当MDR处于谐振时，信号转向丢弃端口；否则沿输入方向直通。这种双MDR协作机制不仅增强了路由容量，还实现了空间和波长双重选择性，支持两个波长通道。

为解决高密度集成下的热串扰难题，团队巧妙设计了工程化路由波导，在不扩大网格单元尺寸（510微米边长）的前提下，将相邻MDR间距扩展至250微米。模拟结果显示，这一设计使热传导引起的波长漂移从0.65纳米降至几乎为零。

此外，网格单元间引入深沟槽提供热隔离，进一步提升了系统的稳定性。该方案兼容标准CMOS工艺，兼顾紧凑足迹、低功耗和波分复用兼容性，为大规模矩阵扩展奠定基础。

从静态谱到高速眼图的全面验证

团队基于硅绝缘体（SOI）工艺，成功制造了一个1×8×2λ的硅光子开关芯片原型，芯片尺寸仅1.8毫米×1.5毫米。静态传输谱测试显示，所有八个MDR谐振波长高度一致，FSR为10.5纳米，3dB带宽达164GHz，消光比（ER）高达19.4dB。

热调谐实验中，每个MDR的波长调谐效率为75.5pm/mW，开关时间约15微秒。开关性能评估表明，八个通道的开-关ER在20.0dB至26.2dB之间，通道串扰小于-16.7dB，插入损耗控制在2.0dB至5.8dB。

热串扰测试对比验证了工程化路由的有效性：在传统网格中，相邻MDR波长漂移达0.6纳米，而优化设计下仅0.1纳米。高速度数据传输实验中，芯片支持单波长20Gbps NRZ OOK信号路由，眼图ER达14.0dB至18.9dB；在双波长条件下，15Gbps和20Gbps信号同时路由，眼图清晰开放，功率抑制超过12dB。

这些结果证实了芯片在实际光学传输系统中的可靠性和高效性，尽管数据速率受测试设备限制，但MDR的宽带特性暗示更高速率潜力。

迈向高密度光学网络的突破

这项研究通过双MDR和工程化路由的巧妙结合，实现了光开关矩阵在可扩展性、端口密度和热串扰控制上的全面优化。

未来，通过进一步缩小MDR半径至3.7微米并优化热管理，可支持更多波长通道和更紧凑架构，最大传播损耗控制在17dB以内。

该方案不仅强化了硅光子在电信和计算领域的竞争力，还为构建高效、绿色光学网络铺平道路股票融资哪家好，预示着大规模集成光开关在数据爆炸时代的核心作用。

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