引從實驗室到應用場，高性能光開關的實戰(zhàn)驗證

在上一篇文章中，我們詳細解析了科毅光通信新型波導矩陣光開關的設計原理與技術優(yōu)勢。作為光通信器件的核心供應商，我們始終堅持“技術創(chuàng)新+實戰(zhàn)驗證”的理念，所有產(chǎn)品均經(jīng)過嚴格的實驗測試與場景驗證，確保滿足行業(yè)應用的高標準要求。

本次我們將聚焦新型波導矩陣光開關的實驗制作、性能測試數(shù)據(jù)與行業(yè)應用場景，通過真實的實驗結(jié)果證明產(chǎn)品的可靠性與優(yōu)越性，并結(jié)合數(shù)據(jù)中心、5G通信、骨干網(wǎng)等實際場景，為您展示該產(chǎn)品的應用價值。廣西科毅光通信科技有限公司（官網(wǎng)：www.www.xiaohuo199.com）始終以客戶需求為導向，致力于提供高性能、高性價比的光開關解決方案，助力光網(wǎng)絡升級與數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

一、實驗制作：PLC技術實現(xiàn)SiO?波導光開關量產(chǎn)

1.1核心制作工藝

新型波導矩陣光開關基于平面光波線路（PLC）技術制作，核心材料為硅基SiO?波導。制作流程嚴格遵循半導體工藝標準，確保產(chǎn)品的一致性與穩(wěn)定性，關鍵步驟如下：

1.      波導制備：采用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）技術制備SiO?芯層與包層，芯層與包層折射率差控制為0.75%，波導截面尺寸設計為6.5μm×6.5μm，保證光信號的低損耗傳輸；

2.      MZI單元制作：在波導臂上蒸鍍鈦金屬薄膜作為加熱器，加熱器長度3.3mm、寬度20μm，確保熱光效應的高效調(diào)控；

3.      器件封裝：采用高精度光纖對準技術，將波導與光纖精準對接，封裝后的器件體積小巧，便于安裝部署（實物圖如圖6、圖7所示）。

1.2制作優(yōu)勢

PLC技術的成熟應用，讓新型波導矩陣光開關具備了量產(chǎn)能力：

4.      兼容性強：與現(xiàn)有半導體工藝兼容，可實現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)，降低單位成本；

5.      一致性好：批量生產(chǎn)的器件性能差異小，插入損耗、響應時間等指標波動范圍窄；

6.      可靠性高：封裝過程采用高精度對準技術，減少光纖與波導的對接偏差，降低耦合損耗。

二、性能測試：核心指標達到行業(yè)領先水平

為驗證產(chǎn)品性能，我們對2×2和4×4波導矩陣光開關進行了全面的測試，測試條件為：輸入光信號波長1550nm（兼顧1530nm、1570nm波長測試），室溫環(huán)境，采用光功率計、示波器等專業(yè)設備測量核心指標。

2.1MZI單元測試結(jié)果

MZI單元作為開關的核心部件，其性能直接影響整個器件的表現(xiàn)。測試結(jié)果顯示：

7.      光開關a（相位差Δφ=π）：插入損耗1.9dB，串擾-27dB，最高功耗400mW；

8.      光開關b（相位差Δφ=π/2）：插入損耗2.07dB，最高功耗200mW；

9.      輸出功率穩(wěn)定性：隨著加電功率的變化，輸出功率曲線平滑，峰值與交點清晰，表明開關狀態(tài)切換精準（如圖6(b)所示）。

2.22×2波導矩陣光開關測試數(shù)據(jù)

2×2光開關的核心性能指標如下：

10.    插入損耗：2.25dB（行業(yè)平均水平3-4dB）；

11.    響應時間：0.8ms（<1ms，滿足高速切換需求）；

12.    串擾：-43dB（信號隔離度高，抗干擾能力強）；

13.    最高功耗：700mW；

14.    波長兼容性：在1530-1570nm波段，插入損耗波動小，兼容性優(yōu)異。

2.3 4×4波導矩陣光開關測試數(shù)據(jù)

4×4光開關的測試覆蓋多個通道，核心指標表現(xiàn)優(yōu)異（部分通道測試數(shù)據(jù)如表1所示）：

15.    平均插入損耗：4.3dB（最小插入損耗約4.0dB）；

16.    平均偏振相關損耗（PDL）：0.4dB（偏振敏感性低，適配不同偏振態(tài)光信號）；

17.    平均串擾（XT）：-37dB（信號干擾小，傳輸質(zhì)量高）；

18.    開關功率：約670mW/通道；

19.    響應時間：<1ms；

20.    波長一致性：在1530nm、1550nm、1570nm三個波長下，插入損耗曲線基本重合，表明波長適應性強（如圖8所示）。

表1 4×4光開關部分通道測試數(shù)據(jù)

2.4測試結(jié)果分析

實驗測試數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果基本吻合，部分指標略高于理論值（如插入損耗），主要原因在于器件解理后未進行拋光處理、光纖與波導對接存在微小對準偏差。后續(xù)通過工藝優(yōu)化（如增加拋光步驟、采用更高精度對準設備），可進一步降低插入損耗，提升產(chǎn)品性能。

整體來看，新型波導矩陣光開關的核心指標達到行業(yè)領先水平，低插入損耗、快速響應、高隔離度的特點，能夠滿足光通信系統(tǒng)的嚴苛要求。

三、行業(yè)應用：覆蓋多場景，賦能光網(wǎng)絡高效運行

新型波導矩陣光開關憑借一對多、多對多的通信能力與優(yōu)異的性能指標，已廣泛應用于多個光通信場景，為客戶提供靈活、高效的光路解決方案。

3.1 數(shù)據(jù)中心互聯(lián)

隨著數(shù)據(jù)中心算力需求的爆發(fā)式增長，服務器與存儲設備之間的互聯(lián)帶寬持續(xù)提升。新型波導矩陣光開關可實現(xiàn)多路信號的靈活分發(fā)與切換，滿足數(shù)據(jù)中心內(nèi)部“東-西向”流量調(diào)度、跨區(qū)域數(shù)據(jù)備份、災備系統(tǒng)建設等需求。其低損耗、高穩(wěn)定性的特點，可減少信號衰減，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；小型化、高集成度的設計，適配數(shù)據(jù)中心的密集部署需求。

3.2  5G通信網(wǎng)絡

5G基站的前傳/回傳網(wǎng)絡需要大量的光路切換器件，以實現(xiàn)基站與核心網(wǎng)、基站與基站之間的靈活互聯(lián)。新型波導矩陣光開關的快速響應（<1ms）與無阻塞特性，可滿足5G網(wǎng)絡動態(tài)光路調(diào)整、負載均衡的需求；一對多的通信能力，可實現(xiàn)單個核心節(jié)點信號向多個基站的分發(fā)，降低網(wǎng)絡建設成本。同時，其抗干擾能力強的特點，適配戶外基站的復雜運行環(huán)境。

3.3密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)

DWDM系統(tǒng)通過不同波長承載多路信號，實現(xiàn)大容量傳輸。新型波導矩陣光開關可作為光路調(diào)度核心，實現(xiàn)不同波長信號的上下路與切換，支持多波長信號的同時分發(fā)，提升系統(tǒng)的靈活性與擴容能力。其波長兼容性強（1530-1570nm）的特點，可適配DWDM系統(tǒng)的多波長需求，無需額外調(diào)整即可融入現(xiàn)有系統(tǒng)。

3.4 骨干網(wǎng)與城域網(wǎng)建設

骨干網(wǎng)與城域網(wǎng)承擔著大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?，對光開關的可靠性、靈活性和scalability要求極高。新型波導矩陣光開關的嚴格無阻塞特性，可保證任意光路的快速建立與切換，滿足骨干網(wǎng)的動態(tài)流量調(diào)度需求；支持從2×2、4×4向8×8、16×16等更大規(guī)模擴展，為網(wǎng)絡擴容提供便利，降低長期建設成本。

3.5 其他特殊場景

除上述主流場景外，新型波導矩陣光開關還可應用于光纖傳感網(wǎng)絡（如油氣管道監(jiān)測、電力線路監(jiān)測）、光測試儀器（如光功率計校準、光路測試系統(tǒng)）、量子通信（多路量子信號分發(fā)）等特殊場景，憑借靈活的通信能力與優(yōu)異的性能，賦能更多新興領域的發(fā)展。

四、持續(xù)技術迭代，打造更優(yōu)產(chǎn)品

廣西科毅光通信始終堅持技術創(chuàng)新，針對新型波導矩陣光開關的后續(xù)研發(fā)，將重點聚焦以下方向：

1.      降低插入損耗：通過優(yōu)化波導結(jié)構(gòu)、改進封裝工藝，進一步降低插入損耗，目標將4×4光開關的平均插入損耗降至3.5dB以下；

2.      擴大端口規(guī)模：研發(fā)8×8、16×16等更大規(guī)模的波導矩陣光開關，滿足超大規(guī)模光網(wǎng)絡的需求；

3.      降低功耗：優(yōu)化MZI單元的加熱器設計，采用更高效的熱光材料，降低開關功耗，提升產(chǎn)品的節(jié)能性；

4.      拓展應用場景：針對量子通信、6G等新興領域，開發(fā)定制化產(chǎn)品，拓展應用邊界。

新型波導矩陣光開關的實驗數(shù)據(jù)與應用案例充分證明，該產(chǎn)品具備優(yōu)異的性能與廣泛的適用性，能夠為光通信網(wǎng)絡提供靈活、高效的光路解決方案。廣西科毅光通信科技有限公司憑借多年的技術積累與實戰(zhàn)經(jīng)驗，已實現(xiàn)該產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)與市場化應用，為數(shù)據(jù)中心、5G通信、DWDM系統(tǒng)等領域的客戶提供了可靠的產(chǎn)品支持。

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