Nematic LC波导驱动的高效平面偏振光路交叉连接器

本文主要探讨了利用向列型液晶（Nematic Liquid Crystal, NLC）波导技术实现的新型平面光学交叉连接器（Planar Polarization-Routing Optical Cross-Connect, PPR-OXC）。NLC波导以其独特的相位调制能力，在光学交叉连接系统中展现出了巨大的潜力。这种设计采用了交叉架构，其中包含一个N×N的切换矩阵，每个矩阵单元负责将输入光信号转换为横向电（TE）模式或横向磁（TM）模式，这依赖于对NLC材料的电场控制。 在每个单元中，通过调整电场，NLC分子的排列发生改变，从而影响光的传播方向。当光进入被动波导时，其偏振状态决定了它将被引导到哪个输出路径。这种设计的关键在于其高度的灵活性，能够实现对不同偏振态的精确控制，从而实现实时、无阻塞的光路切换。 针对8×8的样例器件，性能评估表明具有相当优秀的特性。预期的最大片上插入损耗达到3 dB，这意味着在传输过程中信号能量的损失较小，有利于保持信号的强度。平均串扰值低至-40 dB，这意味着多个光路之间的干扰得到有效抑制，确保了信号的纯净度。此外，切换时间大约为1 ms，这是一个快速响应的时间，满足了高速数据传输的需求。占用的芯片面积仅为2 mm×2 mm，显示出极高的集成度和紧凑性，对于空间有限的应用场景，如数据中心和光通信网络中的光电路交换，具有显著的优势。 NLC波导OXC的独特之处在于其结合了液晶材料的相位调制和光的偏振控制，提供了一种新颖的光路管理解决方案。与传统光学开关相比，它不仅提高了效率，还降低了尺寸和功耗，这使得它在现代光通信系统中具有很高的应用前景。随着技术的发展和优化，这种设计有望推动光学通信网络向更高效、更灵活的方向发展。