一种基于多模干涉耦合器的光开关、制作方法和光电子器件

摘要

本发明公开了一种基于多模干涉耦合器的光开关、制作方法和光电子器件，该基于多模干涉耦合器的光开关在多模干涉区的上方设置能够移动的条形波导。通过控制该条形波导的移动控制从光输入端输入的目标光的输出路径。该光开关不需要依赖加热器、有效地降低了能耗并避免了热扩散对外围器件的影响。

权利要求

1.一种基于多模干涉耦合器的光开关，其特征在于，包括条形波导、多模干涉区、光输入端、第一光输出端和第二光输出端；

所述光输入端设置在所述多模干涉区的第一端，所述第一光输出端和所述第二光输出端均设置在所述多模干涉区的第二端；

所述条形波导设置在所述多模干涉区的上方，通过移动所述条形波导，控制从所述光输入端输入的目标光由所述第一光输出端或者由所述第二光输出端输出；

其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区的一组对边上；

制备所述的光开关的方法包括：

根据设定的所述多模干涉区的第一宽度确定所述多模干涉区的拍长，则所述多模干涉区的第一长度等于所述拍长，根据所述第一长度和所述第一宽度制作所述多模干涉区；

设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，根据所述条形波导距所述多模干涉区所在的目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长调节所述条形波导的宽度和高度，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导；

在所述多模干涉区的第一端设置所述光输入端，在所述多模干涉区的第二端设置所述第一光输出端和所述第二光输出端，安装所述条形波导，使得所述条形波导能在所述多模干涉区上移动；

其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区的一组对边上。

2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述通过移动所述条形波导，控制从所述光输入端输入的目标光由所述第一光输出端或者由所述第二光输出端输出，包括：沿着垂直于所述多模干涉区所在的目标平面的目标方向移动所述条形波导时，使得所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离，则所述目标光从所述第一光输出端输出；

沿着所述目标方向移动所述条形波导，使得所述条形波导距所述目标平面的距离为第二预设距离时，所述目标光从所述第二光输出端输出；

其中，所述第一预设距离大于等于零，所述第二预设距离大于第一预设距离。

3.根据权利要求2所述的光开关，其特征在于，

沿着所述目标光在所述多模干涉区的传播方向上，所述多模干涉区的长度为第一长度，所述条形波导的第二长度等于所述第一长度；

所述条形波导的第二宽度小于所述多模干涉区的第一宽度；

当所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述条形波导在所述第一端连通所述光输入端、在所述第二端连通所述第一光输出端和所述第二光输出端。

4.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，

所述光输入端和所述多模干涉区之间通过第一宽度渐变区连接，所述第一光输出端和所述多模干涉区之间通过第二宽度渐变区连接，第二光输出端和所述多模干涉区之间通过第三宽度渐变区连接。

5.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述多模干涉区的光波导为多模波导；

构成所述条形波导的波导芯的折射率大于构成所述条形波导的上包层的折射率。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述的光开关的方法，其特征在于，包括：根据设定的所述多模干涉区的第一宽度确定所述多模干涉区的拍长，则所述多模干涉区的第一长度等于所述拍长，根据所述第一长度和所述第一宽度制作所述多模干涉区；

设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，根据所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长调节所述条形波导的宽度和高度，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导；

在所述多模干涉区的第一端设置所述光输入端，在所述多模干涉区的第二端设置所述第一光输出端和所述第二光输出端，安装所述条形波导，使得所述条形波导能在所述多模干涉区上移动；

其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区的一组对边上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，根据所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长调节所述条形波导的宽度和高度，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导，包括：设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，调节所述条形波导的宽度和高度，使得当所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长为所述第一长度的1/4，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述安装所述条形波导，使得所述条形波导能在所述多模干涉区上移动，包括：安装所述条形波导，使得所述条形波导能沿着垂直于所述目标平面的目标方向移动，并使得所述条形波导距所述目标平面的距离为所述第一预设距离时，所述条形波导在所述第一端连通所述光输入端、在所述第二端连通所述第一光输出端和所述第二光输出端。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述光输入端和所述多模干涉区之间制作第一宽度渐变区，以连接所述光输入端和所述多模干涉区；

在所述第一光输出端和所述多模干涉区之间制作第二宽度渐变区，以连接所述第一光输出端和所述多模干涉区；

在所述第二光输出端和所述多模干涉区之间制作第三宽度渐变区，以连接所述第二光输出端和所述多模干涉区。

10.一种光电子器件，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的基于多模干涉耦合器的光开关。

说明书

一种基于多模干涉耦合器的光开关、制作方法和光电子器件

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及集成光电子器件技术领域，尤其是涉及一种基于多模干涉耦合器的光开关、制作方法和光电子器件。

背景技术

[0002] 在光纤通信领域中，光开关是非常重要的一个组件。研究人员已经提出了多种光开关的结构，包括多模干涉耦合器（multimode-interference coupler）、微环谐振腔（micro ring resonator），马赫曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer）等，其中多模干涉耦合器的方案因为带宽大、工艺容差大等优点而极具潜力。多模干涉耦合器的原理为：当多模干涉区中间如果出现一个合适宽度的狭缝，则光在多模干涉区中的拍长会变为原来的一半。基于此，存在这样的一种多模干涉耦合器，在多模干涉区的上方设置一个狭缝和能够插入该狭缝的条形波导。当条形波导完全插入狭缝时，光在多模干涉区中的拍长设为Lm，器件长度也为Lm，光从cross端输出。当条形波导垂直移开狭缝时，光在多模干涉区中的拍长为Lm/2，光从bar端输出。然而这种多模干涉耦合器中，由于狭缝占据了多模干涉区的中央，它的存在与否对多模干涉区的等效折射率影响很大。所以狭缝一般很窄，这造成加工难度大、工艺容差小。此外，条形波导需要正好插入狭缝中，这也增加了对准难度。

[0003] 目前的基于多模干涉耦合器的光开关普遍利用热光效应，通过在多模干涉耦合器二重镜像点之一的上方放置加热器（heater）来引入相移，从而使得光在输出端口形成self-image或者mirrored-image，即从不同端口输出。然而，这种多模干涉耦合器一方面在维持开关工作状态即保持从某个特定端口输出时，加热器需要进行工作，消耗能量；另一方面其存在热扩散的问题，影响周围其他器件。

[0004] 在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的多模干涉耦合器需要依靠加热器控制光的输出，能耗较高，且热扩散会影响其他外围器件。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是如何解决现有的现有的多模干涉耦合器需要依靠加热器控制光的输出，能耗较高，且热扩散会影响其他外围器件的问题。

[0006] 针对以上技术问题，本发明的实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关，包括条形波导、多模干涉区、光输入端、第一光输出端和第二光输出端；

[0007] 所述光输入端设置在所述多模干涉区的第一端，所述第一光输出端和所述第二光输出端均设置在所述多模干涉区的第二端；

[0008] 所述条形波导设置在所述多模干涉区的上方，通过移动所述条形波导，控制从所述光输入端输入的目标光由所述第一光输出端或者由所述第二光输出端输出；

[0009] 其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区的一组对边上。

[0010] 第二方面，本实施例提供了一种制备以上所述的光开关的方法，包括：

[0011] 根据设定的所述多模干涉区的第一宽度确定所述多模干涉区的拍长，则所述多模干涉区的第一长度等于所述拍长，根据所述第一长度和所述第一宽度制作所述多模干涉区；

[0012] 设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，根据所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长调节所述条形波导的宽度和高度，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导；

[0013] 在所述多模干涉区的第一端设置所述光输入端，在所述多模干涉区的第二端设置所述第一光输出端和所述第二光输出端，安装所述条形波导，使得所述条形波导能在所述多模干涉区上移动；

[0014] 其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区的一组对边上。

[0015] 第三方面，本实施例提供了一种光电子器件，包括以上所述的基于多模干涉耦合器的光开关。

[0016] 本发明的实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关、制作方法和光电子器件，该基于多模干涉耦合器的光开关在多模干涉区的上方设置能够移动的条形波导。通过控制该条形波导的移动控制从光输入端输入的目标光的输出路径。该光开关不需要依赖加热器、有效地降低了能耗并避免了热扩散对外围器件的影响。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1是本发明一个实施例提供的基于多模干涉耦合器的光开关结构俯视图；

[0019] 图2是本发明另一个实施例提供的条形波导与目标平面的距离为第一预设距离时，光开关的横截面示意图；

[0020] 图3是本发明另一个实施例提供的条形波导与目标平面的距离为第二预设距离时，光开关的横截面示意图；

[0021] 图4是本发明另一个实施例提供的条形波导与多模干涉区之间距离为0的光的电场幅度分布示意图；

[0022] 图5是本发明另一个实施例提供的波导结构与多模干涉区之间距离为d的光的电场幅度分布示意图；

[0023] 图6是本发明另一个实施例提供的制备基于多模干涉耦合器的光开关的方法流程示意图。

具体实施方式

[0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 图1是本实施例提供的基于多模干涉耦合器的光开关结构俯视图，参见图1，该光开关包括条形波导105、多模干涉区104、光输入端101、第一光输出端102和第二光输出端103；

[0026] 所述光输入端101设置在所述多模干涉区104的第一端，所述第一光输出端102和所述第二光输出端103均设置在所述多模干涉区104的第二端；

[0027] 所述条形波导105设置在所述多模干涉区104的上方，通过移动所述条形波导105，控制从所述光输入端输入的目标光由所述第一光输出端或者由所述第二光输出端输出；

[0028] 其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区104的一组对边上。

[0029] 光开关是一种光路转换器件，通常用在光纤传输系统中。条形波导、多模干涉区、光输入端、第一光输出端和第二光输出端均由光波导组成。

[0030] 条形波导可在多模干涉区上方移动，其移动方向可以任意方向的，例如，左右移动或者上下移动，只要能通过移动实现目标光从不同的输出端输出即可。例如，当目标光从第一光输出端输出时，条形波导紧贴多模干涉区，当目标光从第二光输出端输出时，条形波导远离多模干涉区，不对多模干涉区的等效折射率产生任何影响。那么，当需要目标光从第二光输出端输出时，无论如何移动条形波导，只需使得条形波导和多模干涉区足够远，不影响多模干涉区的等效折射率即可。

[0031] 例如，条形波导可以沿着垂直于多模干涉区所在的目标平面的目标方向移动，条形波导与多模干涉区距离不同，其对多模干涉区的等效折射率影响程度不同，本实施例提供的光波导通过调节条形波导与多模干涉区的距离，使得多模干涉区的等效折射率发生变化，进而影响输入到该多模干涉区中的目标光的输出路径。其中，可以通过相应的机械结构控制条形波导移动，本实施例对此不作具体限制。通常，多模干涉区所在的目标平面为长方形，第一端和第二端为该长方形的一组对边，且有第一端到第二端的距离是该长方形的长边。

[0032] 本实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关，该基于多模干涉耦合器的光开关在多模干涉区的上方设置能够移动的条形波导。通过控制该条形波导的移动控制从光输入端输入的目标光的输出路径。该光开关不需要依赖加热器、有效地降低了能耗并避免了热扩散对外围器件的影响。

[0033] 进一步地，在上述实施例的基础上，所述通过移动所述条形波导，控制从所述光输入端输入的目标光由所述第一光输出端或者由所述第二光输出端输出，包括：

[0034] 沿着垂直于所述多模干涉区104所在的目标平面的目标方向移动所述条形波导105，使得所述条形波导105距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述目标光从所述第一光输出端102输出；

[0035] 沿着所述目标方向移动所述条形波导105，使得所述条形波导距所述目标平面的距离为第二预设距离时，所述目标光从所述第二光输出端103输出；

[0036] 其中，所述第一预设距离大于等于零，所述第二预设距离大于第一预设距离。

[0037] 目标方向为垂直于多模干涉区所在的目标平面的方向，即当多模干涉区水平放置时，可通过控制条形波导上下移动使得目标光从不同的输出端输出。

[0038] 第一预设距离和第二预设距离为制作光开关时，为了使得目标光分别从第一光输出端和第二光输出端输出所调控的距离。

[0039] 本实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关，将条形波导的移动方向限定为目标方向，便于对条形波导的移动进行控制。

[0040] 更进一步地，在上述各实施例的基础上，沿着所述目标光在所述多模干涉区的传播方向上，所述多模干涉区的长度为第一长度，所述条形波导的第二长度等于所述第一长度；

[0041] 所述条形波导的第二宽度小于所述多模干涉区的第一宽度；

[0042] 当所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述条形波导在所述第一端连通所述光输入端、在所述第二端连通所述第一光输出端和所述第二光输出端。

[0043] 进一步地，条形波导在所述目标平面上的投影矩形中，从第一端到第二端的中线和多模干涉区从第一端到第二端的中线重合。

[0044] 例如，当限制第一预设距离小于第二预设距离时，图2为条形波导与目标平面的距离为第一预设距离时，光开关的横截面示意图，图3为条形波导与目标平面的距离为第二预设距离时，光开关的横截面示意图，参见图2和图3，第一预设距离为0，第二预设距离为d，当条形波导与目标平面的距离为0时，条形波导影响了多模干涉区的等效折射率，当条形波导与目标平面的距离为d时，条形波导对多模干涉区的等效折射率的影响很小，可以忽略不计。基于多模干涉区的这两种不同的等效折射率，目标光经过多模干涉区后从不同的输出端输出。

[0045] 本实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关，第一预设距离为零，在沿着目标方向移动条形波导时，只需使得该条形波导与多模干涉区接触即可，方便对目标光输出的控制。

[0046] 更进一步地，在上述各实施例的基础上，所述光输入端和所述多模干涉区之间通过第一宽度渐变区连接，所述第一光输出端和所述多模干涉区之间通过第二宽度渐变区连接，第二光输出端和所述多模干涉区之间通过第三宽度渐变区连接。

[0047] 如图1所示，在光输入端101和多模干涉区104之间存在宽度逐渐变宽的一段区域，该区域即为第一宽度渐变区。在第一光输出端和多模干涉区之间存在宽度逐渐变宽的一段区域，该区域即为第二宽度渐变区。在第二光输出端和多模干涉区之间存在宽度逐渐变宽的一段区域，该区域即为第三宽度渐变区。

[0048] 本实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关，宽度渐变区的设置减少了目标光传输过程中模式转换损耗。

[0049] 更进一步地，在上述各实施例的基础上，所述多模干涉区的光波导为多模波导；构成所述条形波导的波导芯的折射率大于构成所述条形波导的上包层的折射率。

[0050] 条形波导、光输入端、第一光输出端和第二光输出端均为光波导。

[0051] 通常构成波导的材料为电介质、半导体或有机物，本实施例对此不作具体限制。

[0052] 具体地，参见图1，本实施例提供的光开关包括光输入端101、多模干涉区104和两个光输出端，多模干涉104区的水平方向上的一端与所述光输入端101连通，所述多模干涉区410的水平方向上的另一端分别与两个光输出端连通，两个光输出端分别为：第一光输出端102和第二光输出端103。

[0053] 多模干涉区104的上方设有条形波导105，且所述条形波导105沿光信号在多模干涉区104中传播方向设置。光输入端和光输出端与所述多模干涉区之间设有宽度渐变区。在对光开关进行处理时，光输入端101为光开关的光输入端，第一光输出端102和第二光输出端103为光开关的光输出端，光信号经所述光输入端101输入多模干涉区104，当条形波导105与多模干涉区104之间距离为0时，光信号经第一光输出端102输出；当条形波导105和多模干涉区104之间存在一定距离d时，光信号经第二光输出端103输出。

[0054] 多模干涉区104中设有条形波导105，根据条形波导105对波导模式等效折射率的调控作用，使得条形波导105与多模干涉区104距离为d时，光信号在多模干涉区104中的拍长为Lm，光信号从cross端（第二光输出端）输出，条形波导105与多模干涉区104距离为d的电场幅度分布如图5所示。条形波导与多模干涉区距离为0时，光信号在多模干涉区中的拍长缩短为Lm/4，光信号从bar端（第一光输出端）输出，条形波导105与多模干涉区104距离为0的电场幅度分布如图4所示。因此，可以通过控制条形波导与多模干涉区的距离在多模干涉区104内实现光开关。

[0055] 本实施例提供的光开关，有效地降低了能耗并避免了热扩散影响周围器件的问题。

[0056] 光输入端101、多模干涉区104和第一光输出端102和第二光输出端103均由光波导制备而成，且其中的多模干涉区104的光波导为多模波导，且条形波导105的总长度与多模干涉区104长度一致。该多模波导至少支持2种干涉模式在多模干涉区中发生干涉作用；所述光波导的材料为电介质、半导体或有机物。

[0057] 条形波导结构和多模干涉区之间存在一定距离d时（此时，条形波导对多模干涉区中光场分布的影响可忽略），光在多模干涉区中的拍长设为Lm；条形波导结构与多模干涉区之间距离为0时，多模干涉区的等效折射率变大，光在多模干涉区中的拍长会变为约Lm/4；取多模干涉区长度等于Lm。

[0058] 在具体应用中，可根据实际的加工条件来确定多模波导宽度，减小宽度，可以缩短多模干涉区域长度，从而减小整个光开关的尺寸，易于集成，例如，可根据实际的加工条件以及条形波导与多模干涉区的距离为0时，光在多模干涉区中的拍长变为约Lm/4来确定条形波导的结构参数，如图4所示条形波导的宽度w以及高度h。

[0059] 其中，拍长为多模干涉结构中，光输入端距离第一个单自镜像点（first single self-image）之间的水平距离。

[0060] 相比于现有技术，本实施例中的光开关，利用条形波导与多模干涉区之间距离调控多模干涉区的等效折射率。当二者的距离为d时，光在多模干涉区中的拍长为Lm，光信号从其中一个端口输出；当二者的距离为0时，多模干涉区的等效折射率变大，光在多模干涉区中的拍长会变为约Lm/4，光信号从另一个端口输出，从而在较短长度内即可实现光开关的作用。实施例提供的光开关具有器件尺寸小，结构简单的特点，在集成光电子领域具有很高的应用价值。

[0061] 如图5所示，以光开关的上包层为空气的绝缘体上硅（silicon-on-insulator，SOI）材料为例，通过时域差分方法（finite difference time domain，FDTD）数值仿真示出了光开关结构中光场能流的分布情况。

[0062] 在对光开关进行处理时，光输入端101为光开关的光输入端，第一光输出端102和第二光输出端103为光开关的光输出端，光信号经所述光输入端输入所述多模干涉区。当条形波导与多模干涉区之间距离为0时，光信号经第一光输出端102输出；当条形波导和多模干涉区之间存在一定距离d时，光信号经第二光输出端103输出。

[0063] 多模干涉区104上方，中间位置分布有条形波导105。多模干涉区104与光输入端101、第一光输出端102和第二光输出端103之间设置有宽度渐变区Lt，即条状波导的宽度从w变为wt（或从wt变为w），以减少模式转换损耗。

[0064] 本实施例仿真过程中采用的结构参数为：SOI的顶硅厚度为220nm；光输入端101、第一光输出端102和第二光输出端103的条形波导的宽度w为450nm。光输入端101、第一光输出端102和第二光输出端103的波导渐变后的渐变区的长度Lt为10µm，渐变区的宽度wt为1.5µm；多模干涉区104的宽度wm为3.5µm，多模干涉区104的长度Lm为90µm；多模干涉区上方条形波导105的宽度ws为140nm，长度也为Lm，即90µm，高度hs为30nm。

[0065] 该应用实例中，当条形波导结构和多模干涉区之间存在一定距离d=2µm时（此时，条形波导对多模干涉区中光场分布的影响可忽略），光在多模干涉区中的拍长为Lm=90µm，条形波导结构与多模干涉区之间距离为0时，多模干涉区的等效折射率变大，光在多模干涉区中的拍长会变为22.5µm，即约Lm/4。

[0066] 由此可知，本实施例中的光开关利用多模干涉区上方条形波导对波导模式等效折射率的调控作用，使得该条形波导距离多模干涉区的距离为0和d时，拍长分别为Lm/4和 Lm，取多模干涉区长度为Lm=90µm时，光会从右边的第一光输出端102和第二光输出端103分别输出，从而实现开关作用。本设计具有器件尺寸小，结构简单，能耗低并避免热扩散问题的特点，在集成光电子领域具有很高的应用价值。

[0067] 图6为本实施例提供的一种制备以上任一光开关的方法的流程示意图，参见图6，该方法包括：

[0068] 601：根据设定的所述多模干涉区的第一宽度确定所述多模干涉区的拍长，则所述多模干涉区的第一长度等于所述拍长，根据所述第一长度和所述第一宽度制作所述多模干涉区；

[0069] 602：设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，根据所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长调节所述条形波导的宽度和高度，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导；

[0070] 603：在所述多模干涉区的第一端设置所述光输入端，在所述多模干涉区的第二端设置所述第一光输出端和所述第二光输出端，安装所述条形波导，使得所述条形波导能在所述多模干涉区上移动；

[0071] 其中，所述第一端和所述第二端分别位于所述多模干涉区的一组对边上。

[0072] 本实施例提供的方法中，第一预设距离为条形波导对多模干涉区的拍长产生影响的距离，例如，第一预设距离为0。条形波导安装在多模干社区上方且能够移动，以通过条形波导的移动控制目标光的输出。条形波导的宽度和高度可以通过仿真模拟进行确定，本实施例对此不作具体限制。

[0073] 本发明的实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关的制作方法，该方法在多模干涉区的上方设置能够移动的条形波导。通过控制该条形波导的移动控制从光输入端输入的目标光的输出路径。该光开关不需要依赖加热器、有效地降低了能耗并避免了热扩散对外围器件的影响。

[0074] 进一步地，在上述实施例的基础上，所述设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，根据所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长调节所述条形波导的宽度和高度，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导，包括：

[0075] 设定所述条形波导的第二长度等于所述第一长度，调节所述条形波导的宽度和高度，使得当所述条形波导距所述目标平面的距离为第一预设距离时，所述多模干涉区的拍长为所述第一长度的1/4，根据所述第二长度以及调节得到的宽度和高度制作所述条形波导。

[0076] 具体地，本实施例提供的方法包括（1）根据多模干涉区宽度，由此确定拍长Lm，即确定多模干涉区长度，并制作得到多模干涉区；（2）根据所述多模干涉区参数确定条形波导的长度、宽度和高度，并制作得到所述条形波导；（3）将所述条形波导沿光信号在所述多模干涉区中传播方向设置在所述多模干涉区上方，并依次连通所述光输入端、多模干涉区和两个光输出端。

[0077] 其中，（2）根据多模干涉区参数确定条形波导的宽度和高度，并制作得到所述条形波导，进一步包括：

[0078] 已知多模干涉区宽度和长度，通过设置条形波导的宽度和高度调节多模干涉区的等效折射率，即调节入射光信号在多模干涉区中的拍长，使得条形波导结构与多模干涉区之间距离为0时，光在多模干涉区中的拍长会变为约Lm/4；所述条形波导和多模干涉区之间的距离d以所述条形波导对多模干涉区中光场分布的影响可忽略来确定。以及，根据所述条形波导的长度、宽度、高度，所述条形波导和多模干涉区之间的距离，制作得到所述条形波导

[0079] 本发明的实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关的制作方法，通过条形波导和多模干涉区之间的距离为零时，光在多模干涉区中的拍长来确定条形波导的尺寸，方便快速。

[0080] 进一步地，在上述各实施例的基础上，所述安装所述条形波导，使得所述条形波导能在所述多模干涉区上移动，包括：

[0081] 安装所述条形波导，使得所述条形波导能沿着垂直于所述目标平面的目标方向移动，并使得所述条形波导距所述目标平面的距离为所述第一预设距离时，所述条形波导在所述第一端连通所述光输入端、在所述第二端连通所述第一光输出端和所述第二光输出端。

[0082] 本发明的实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关的制作方法，该方法将条形波导限定为沿着目标方向的移动，便于对条形波导的移动进行控制。

[0083] 进一步地，在上述各实施例的基础上，还包括：

[0084] 在所述光输入端和所述多模干涉区之间制作第一宽度渐变区，以连接所述光输入端和所述多模干涉区；

[0085] 在所述第一光输出端和所述多模干涉区之间制作第二宽度渐变区，以连接所述第一光输出端和所述多模干涉区；

[0086] 在所述第二光输出端和所述多模干涉区之间制作第三宽度渐变区，以连接所述第二光输出端和所述多模干涉区。

[0087] 本发明的实施例提供了一种基于多模干涉耦合器的光开关的制作方法，通过宽度渐变区有效地降低了能耗并避免了热扩散影响周围器件的问题。

[0088] 具体地，本实施例提供了一种用于制作上述光开关的制作方法的一种具体实施方式，该制作方法具体包括如下内容：

[0089] 步骤100：根据多模干涉区的宽度确定拍长Lm，取多模干涉区的水平长度为Lm，并制作得到所述多模干涉区。

[0090] 步骤200：根据光信号确定条形波导的制作参数，并根据所述条形波导的制作参数制作得到条形波导。

[0091] 步骤300：将所述条形波导沿光信号在所述多模干涉区中传播方向设置在所述多模干涉区内，并依次连通所述光输入端、多模干涉区和两个光输出端。

[0092] 本实施例制作的光开关有效减小了器件整体尺寸，进而使得该光开关易于集成。

[0093] 进一步地，上述用于制作上述光开关的制作方法中的步骤200的一种具体实施方式，所述步骤200具体包括如下内容：

[0094] 步骤201：通过设置条形波导的宽度和高度调节入射光信号在多模干涉区中的拍长，使得该条形波导距离多模干涉区的距离为0和d时，拍长分别为Lm/4和 Lm，进而确定所述条形波导的宽度、高度和长度（Lm）。

[0095] 步骤202：根据所述条形波导的长度、宽度和高度，制作得到所述条形波导。

[0096] 本发明的实施例公开的光开关只有波导移动时即开关状态切换时才有能耗，而维持开光状态没有能耗。该光开关具有器件能耗低、尺寸小，不存在热扩散问题且易于加工、集成的特点，在集成光电子领域具有很高的应用价值。

[0097] 相比于现有技术中的热光方案，本实施例提供的光开关多模干涉区上方设有可上下移动的条形波导，可以通过条形波导的上下移动来调控多模干涉区等效折射率， 进而影响拍长，使得光可以从不同端口输出。在这个方案中多模干涉区没有采用热光方案，在维持开关工作状态即保持从某个特定端口输出时没有能量消耗，只有在开关切换即从“0”变为“1”时（或“1”变为“0”时）才有能量消耗。而且不存在热扩散的问题。

[0098] 其中，热光方案为通过在多模干涉耦合器二重镜像点之一的上方放置加热器（heater）来引入相移，从而使得光在输出端口形成self-image或者mirrored-image，即从不同端口输出。一方面维持开关工作状态即保持从某个特定端口输出时，加热器需要进行工作，消耗能量；另一方面存在热扩散的问题，影响周围其他器件。

[0099] 由此可见，本发明能耗低且不存在热扩散问题，在集成光电子领域具有很高的应用价值。

[0100] 此外，本实施例还提供了一种光电子器件，包括以上所述的任一种基于多模干涉耦合器的光开关。

[0101] 本实施例提供的光电子器件，包括了上述的基于多模干涉耦合器的光开关，该光开关在多模干涉区的上方设置能够移动的条形波导。通过控制该条形波导的移动控制从光输入端输入的目标光的输出路径。该光开关不需要依赖加热器、有效地降低了能耗并避免了热扩散对外围器件的影响。

[0102] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。