科毅光通信 - 光开关器件与设备生产销售厂商

在光电子集成芯片快速发展的背景下，2×2光开关作为光信息处理和信号路由的核心器件，在通信、传感、量子系统及微波光子线路中具有不可替代的作用。随着大规模光电子集成芯片需求的激增，光开关的性能指标（如低串扰、低功耗）成为行业关注焦点。

广西科毅光通信科技有限公司（官网：www.coreray.cn）作为专业光开关生产销售企业，始终聚焦光电子集成领域的技术革新。针对大规模光电子集成芯片对光开关性能的严苛需求，公司联合科研团队推出低串扰、低功耗硅基光开关解决方案，其核心技术基于高度均衡的耦合器与折叠式移相器设计，相关研究成果已发表于《Optics Letters》（2025 年第 50 卷第 1 期），为光通信、传感及量子系统提供了高性能核心器件支持。

一、技术背景：2×2 光开关的性能瓶颈与突破方向

在光信息处理与信号路由中，2×2光开关是构建大规模光网络的基础单元，其性能直接影响系统可靠性与能效。当前主流实现方案存在明显局限：

• 微环谐振器（MRR）：结构紧凑但温度敏感性极高，需复杂温控机制维持稳定，难以满足大规模集成需求；

• 传统马赫 - 曾德尔干涉仪（MZI）：虽支持宽带路由，但存在耦合器分光不均、移相臂损耗差异大等问题，导致串扰高、功耗高，限制了其在高密度集成场景的应用。

广西科毅光通信通过深入分析 MZI 开关的性能瓶颈，创新采用高度均衡多模干涉（MMI）耦合器与折叠式高效移相器组合设计，成功突破传统技术限制，实现了低串扰、低功耗的硅基光开关量产化解决方案。

二、核心技术：低串扰低功耗硅基光开关的设计创新

1. 整体结构设计

该硅基光开关基于 MZI 架构，核心由高度均衡 MMI 耦合器和折叠式移相器组成，通过优化波导与热极金属的折叠布局，实现高热效率与低损耗特性。

 1.1MZI光开关的核心优势

·         宽带光路由能力：与波长无关的切换特性，适用于多波长通信场景。

·         高温度稳定性：无需主动反馈调谐，降低系统复杂度。

·         低功耗设计：通过折叠波导与金属加热器结构优化热分布，显著降低能耗。

图1：硅基MZI光开关结构示意图

（图片说明：展示折叠波导、金属加热器及移相器横截面设计，标注关键尺寸与材料参数。）

2. 高度均衡 MMI 耦合器设计

MMI 耦合器是决定 MZI 开关串扰的关键组件，其分光均衡性直接影响干涉消光效果。本设计通过结构优化，实现：

• 宽波段低损耗：C 波段插入损耗低于 0.14 dB，1550 nm 波长下理论损耗仅 0.096 dB；

• 高均衡性：分光不平衡度低于 0.13 dB（1550 nm 处低至 0.037 dB）；

• 工艺容忍度高：对硅波导宽度变化容忍度达 ±40 nm，兼容主流硅光制造工艺，大幅降低量产难度。

• 应用价值：为大规模集成光芯片提供高稳定性基础组件。

图2：MMI耦合器性能测试

（图片说明：展示不同波导宽度下的插入损耗与不均衡度曲线。）

3. 折叠式高效移相器设计

移相器功耗是制约光开关集成密度的核心因素，本设计采用折叠波导 + TiW 合金加热器组合方案：

• 低功耗：π 相移功耗（Pπ）仅约 8 mW，较传统设计降低 50% 以上；

• 高热效率：200 nm 厚 TiW 合金加热材料与波导尺寸精准匹配，热场分布均匀（如图 3d）；

• 紧凑结构：折叠布局减少占用空间，适合高密度集成。

• 开关速度：10%-90%上升/下降时间为22μs/9μs，满足高速通信需求。

图3：移相器设计与热场分析

（图片说明：展示波导弯曲结构、电场分布及热场模拟结果。）

三、制造工艺与性能指标

1. 高精密制造工艺流程

 采用电子束光刻（EBL） 与感应耦合等离子体刻蚀技术，关键参数控制：

• 硅波导：厚度 220 nm，宽度 500 nm，特殊区域（如 1.75 μm 半径弯曲波导）精准成型；

• 包层与埋氧层：厚度分别控制在 2.2 μm 和 2.0 μm，确保光场约束与散热性能；

• 兼容深紫外（DUV）光刻工艺，满足大规模量产需求。

图4：器件制造结果

 （图片说明：显微镜与SEM图像展示折叠波导及MMI区域的微观结构。）

2. 核心性能指标

经实验验证，该硅基光开关综合性能领先行业水平：

• 低串扰：电子束光刻工艺器件串扰低于 - 35      dB，深紫外工艺器件低于 - 30 dB；

• 低功耗：π 相移功耗仅 8 mW，大幅降低系统散热压力；

• 快速响应：10%-90% 上升 / 下降时间分别为 22 μs/9 μs，支持高速光信号路由；

• 低插入损耗：片上总损耗约 1.6 dB（含弯曲波导 0.3 dB、MMI 耦合器      0.3 dB 及直波导传输损耗）。

• 稳定性验证：在宽谱光测试中表现出优异的波长适应性。

图5：光谱响应测试数据

（图片说明：不同加热功率条件下的输出端口光谱响应曲线。）

四、应用场景与行业价值

1. 核心应用领域

• 光通信网络：适用于数据中心高速光互联、骨干网光交叉连接（OXC）；

• 光传感系统：支持高精度光信号路由与切换；

• 量子信息处理：低串扰特性满足量子态传输保真度要求；

• 微波光子线路：适配宽带信号处理需求。

2. 广西科毅光通信产业化优势

作为专业光开关生产销售商，公司将该技术转化为量产产品时，额外实现：

• 成本优化：兼容成熟硅光工艺，量产成本较传统方案降低      30% 以上；

• 可靠性保障：通过 - 40℃~+85℃宽温测试，满足 Telcordia GR-468 可靠性标准；

• 定制化服务：可根据客户需求调整端口配置、封装形式（详情访问www.coreray.cn）。

五、关于广西科毅光通信科技有限公司

科毅光通信专注于光开关及光通信器件的研发、生产与销售，产品涵盖硅基光开关、MEMS 光开关、集成光模块等全系列解决方案。公司依托自主研发的低串扰、低功耗光开关核心技术，为全球客户提供高性能、高可靠的光网络核心器件，广泛应用于数据中心、5G 通信、光纤传感等领域。

 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

如需获取该硅基光开关的详细技术参数、样品申请或合作咨询，欢迎访问官网www.coreray.cn，或联系技术支持团队。