科毅光通信 - 光开关器件与设备生产销售厂商

科毅光通信作为国内领先的光通信器件供应商，持续致力于光开关技术的创新研发。基于对行业趋势的深刻洞察，我们联合科研机构推出了基于热光波导透镜（TOWL）的大端口光开关技术，该技术在光通信网络动态路径管理领域实现了重大突破，相关研究成果已发表于国际期刊《PhotoniX》（论文链接：https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-024-00131-w）。

一、研究背景：光开关技术的挑战与机遇

随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的爆发式发展，全球数据流量呈现指数级增长，光传送网正朝着超高速、超大容量方向演进。光开关作为全光交换的核心器件，其性能直接影响网络资源配置的灵活性与效率。

目前主流的光开关技术主要分为两类：

1. 微电子机械系统（MEMS）光开关

• 技术优势：光在自由空间传播，不受波长、偏振及调制方式影响，可实现无损光交叉。

• 技术瓶颈：需将光从光纤中释放并重新聚焦，波导与自由空间的转换对机械组件和集成工艺要求极高，大端口 MEMS 开关还需高驱动电压及频繁校准，系统复杂度与成本显著增加。

• 《科毅光通信 MEMS 光开关技术解析》

2. 集成式光开关（MZI/MRR 型）

• 技术优势：基于导波空间实现光路切换，可通过成熟的端面耦合技术与光纤对接。

• 技术瓶颈：单元端口数受限（通常为 1×2 或 2×2），级联构建大端口网络时，驱动电路设计、光电集成及封装复杂度呈指数级上升，且存在损耗高、波长适用范围窄、偏振敏感等问题。

在集成光学领域，亟需一种低损耗、宽带、偏振不敏感的新型光开关技术，以极简方式降低大端口光开关的制备门槛，减少控制单元数及驱动电路复杂度，推动集成式光开关的规模化应用。

二、核心技术：热光波导透镜（TOWL）的创新突破

广西科毅光通信科技有限公司研发的热光波导透镜（TOWL），通过理论推导、数值仿真和实验验证，成功构建了一种基于平方律介质（SLM）的可调光开关系统。其核心原理与关键性能如下：

1. 技术原理与特性

• 平方律介质特性：TOWL 通过热光效应在多模波导中形成抛物线型折射率分布，等效为渐变折射率（GRIN）透镜，可实现光束准直、聚焦与成像功能。

• 灵活可调性：通过芯片上平行电极的自由选取及电流注入，可动态调节光轴、孔径、焦距等参数，突破传统 GRIN 透镜固定参数的限制。

图 1：广西科毅光通信热光波导透镜（TOWL）器件结构示意图，展示多模波导与电极阵列集成设计

2. 器件性能指标

• 1×24 光开关单元：在 1500-1600 nm 测量区间，所有端口正交偏振下的最差绝对插入损耗仅为 2.6 dB（含两次光纤 - 芯片耦合损耗），波长相关损耗（WDL）≤0.4 dB，偏振依赖损耗（PDL）≤0.1 dB。

图 2：广西科毅光通信 1×24 光开关单元传输光谱测试结果，体现低损耗与宽波长特性

• 1×576 光开关网络：通过二次级联，C 波段正交偏振态下的最差绝对插入损耗仅为 7.8 dB，总电极数及同时驱动电极数显著低于传统 MZI 型光开关（如 1×576 配置仅需 4 条电极）。

图 3：广西科毅光通信 1×576 光开关网络损耗测试数据，验证大端口低损耗优势

3. 制备与集成优势

• 工艺简化：核心区域仅需一根多模光波导和一组电极阵列，电极与波导无需精确对准，可通过普通光刻（SUSS MA6）在小型实验室批量生产，大幅降低制备成本。

• 系统兼容性：支持与现有光纤通信系统无缝对接，可直接替换传统光开关模块，无需重构网络架构。

三、关键技术突破：功能可编程波导引擎（FPWE）

为解决传统仿真设计的高资源消耗与实验结果偏差问题，广西科毅光通信科技有限公司开发了功能可编程波导引擎（FPWE），通过实验反馈优化机制实现对多模干涉图案的精准控制。该技术的核心价值包括：

1. 实验驱动的设计优化

• 快速验证：单次实验仅需 1 秒，硬件升级后可压缩至毫秒级，显著缩短研发周期。

• 智能算法集成：结合多模神经网络（MNN）等智能算法，实现对光场输出的逻辑化调控，支持并行电光逻辑门、非线性神经元网络分类器等新型器件开发。

图 4：广西科毅光通信多模干涉型全逻辑光开关示意图，展示 FPWE 调控下的光场分布

2. 片上光场调控能力

• 任意光场生成：可擦写片上干涉图案，实现几乎任意的明暗分布及特定函数响应，为光计算、光信号处理等领域提供创新平台。

• 低串扰设计：通过离轴间距优化及孔径控制，有效抑制电、热、光串扰，确保光路切换的稳定性与可靠性。

四、应用前景与发展方向

1. 光通信网络场景

• 数据中心：1×576 光开关网络可实现动态光路重构，支持SDN控制器接口（OpenFlow/gRPC），满足AI算力集群对超高带宽、超低时延的需求。

• 骨干网与城域网：低损耗、宽带特性可提升光信号传输距离与容量，减少中继节点数量，降低网络建设与运维成本。

2. 技术演进路径

• 端口扩展与损耗优化：通过改进多模区结构（如曲线型输出波导排布），计划将端口数扩展至24以上并进一步降低损耗。

• 无阻塞光交换：探索 M×N型TOWL光开关的无阻塞配置，满足复杂网络拓扑的动态调度需求。

• 多功能集成：通过多组电极加热等效复杂透镜组，实现对输入光场的多维调控，拓展在光计算、量子通信等领域的应用。

3. 产业化优势

• 成本竞争力：基于聚合物光波导平台，制备工艺简单且无需依赖高端代工，可实现规模化生产。

• 可靠性保障：通过热补偿封装设计与双闭环控制技术，器件在 - 40℃~+85℃环境下仍能保持稳定性能，重复定位精度达 0.0005°。

• 《科毅光通信高速光开关解决方案》

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五、关于广西科毅光通信科技有限公司

科毅光通信是一家专注于光通信器件研发与生产的高新技术企业，产品涵盖 MEMS光开关、高速光开关、集成式光模块等全系列解决方案。公司自主研发的光开关产品通过 Telcordia GR-468 可靠性认证，广泛应用于数据中心、国家干线网、半导体制造等关键领域，以 “高性能、高可靠、高性价比” 的产品特性赢得全球客户信赖。

选择合适的光开关是一项需要综合考量技术、性能、成本和供应商实力的工作。希望本指南能为您提供清晰的思路。我们建议您在明确自身需求后，详细对比关键参数，并优先选择像科毅光通信这样技术扎实、质量可靠、服务专业的合作伙伴。

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