随着大数据和 5G 时代的到来，光通信和光互连面临超大容量信息复用和处理的挑战。模式作为可携带信息的物理维度，一方面可以在保持信道数量的情况下减少所需激光器的个数，另一方面可与波长、偏振复用兼容以进一步提高信道数量，为进一步增大传输容量提供了一个选择。在可重构模式复用/多维复用系统中，光开关是重要组成器件。已报道的多维复用光开关是基于硅的热光效应实现调谐，响应时间慢，在微秒量级。开展高速多维复用光开关的研究具有十分重要的意义。

上海交通大学张永老师等提出了一种基于PN结相移器的马赫曾德尔结构的高速模式偏振选择开关。该硅基多维复用光开关可将任一输入端口的四个模式/偏振分量（TE0，TE1，TM0，TM1）路由到任一输出端口，实现高速导通和切换。如图1所示，实验制备的模式偏振选择开关所有信道在1550 nm波长处的插入损耗小于9.03 dB，模式间串扰小于 -15.86 dB。图2为加电调谐后测得的开关动态响应时间，上升沿和下降沿的10%-90% 开关时间分别11和10 ns。

该光开关通过引入模式偏振两个物理维度，为未来高速光网络提供了一种有效提升通信容量的方案。

图1. 高速模式偏振选择开关测试结果。

图2. 开关动态响应时间测量。黄色和蓝色曲线分别代表所施加的方波电压信号和被测信号的动态切换。虚线代表峰值电压的10% 和90%。

Silicon-integrated high-speed mode and polarization switch-and-selector

Yihang Dong, Yong Zhang, Jian Shen, Zihan Xu, Xihua Zou and Yikai Su

J. Semicond. 2022, 43(2): 022301.

doi: 10.1088/1674-4926/43/2/022301.

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/43/2/022301%20?pageType=en

来源：半导体学报公众号