引從實(shí)驗室到應用場(chǎng)，高性能光開(kāi)關(guān)的實(shí)戰驗證

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(kāi)關(guān)的設計原理與技術(shù)優(yōu)勢。作為光通信器件的核心供應商，我們始終堅持“技術(shù)創(chuàng )新+實(shí)戰驗證”的理念，所有產(chǎn)品均經(jīng)過(guò)嚴格的實(shí)驗測試與場(chǎng)景驗證，確保滿(mǎn)足行業(yè)應用的高標準要求。

本文將聚焦新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)的實(shí)驗制作、性能測試數據與行業(yè)應用場(chǎng)景，通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗結果證明產(chǎn)品的可靠性與優(yōu)越性，并結合數據中心、5G通信、骨干網(wǎng)等實(shí)際場(chǎng)景，為您展示該產(chǎn)品的應用價(jià)值。廣西科毅光通信科技有限公司（官網(wǎng)：www.www.hellosk.com）始終以客戶(hù)需求為導向，致力于提供高性能、高性?xún)r(jià)比的光開(kāi)關(guān)解決方案，助力光網(wǎng)絡(luò )升級與數字化轉型。

一、實(shí)驗制作：PLC技術(shù)實(shí)現SiO?波導光開(kāi)關(guān)量產(chǎn)

1.1核心制作工藝

新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)基于平面光波線(xiàn)路（PLC）技術(shù)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)品的一致性與穩定性，關(guān)鍵步驟如下：

1.      波導制備：采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）技術(shù)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(cháng)度3.3mm、寬度20μm，確保熱光效應的高效調控；

3.      器件封裝：采用高精度光纖對準技術(shù)，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(shí)物圖如圖6、圖7所示）。

1.2制作優(yōu)勢

PLC技術(shù)的成熟應用，讓新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)具備了量產(chǎn)能力：

4.      兼容性強：與現有半導體工藝兼容，可實(shí)現大規模自動(dòng)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(shí)間等指標波動(dòng)范圍窄；

6.      可靠性高：封裝過(guò)程采用高精度對準技術(shù)，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(lǐng)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(kāi)關(guān)進(jìn)行了全面的測試，測試條件為：輸入光信號波長(cháng)1550nm（兼顧1530nm、1570nm波長(cháng)測試），室溫環(huán)境，采用光功率計、示波器等專(zhuān)業(yè)設備測量核心指標。

2.1MZI單元測試結果

MZI單元作為開(kāi)關(guān)的核心部件，其性能直接影響整個(gè)器件的表現。測試結果顯示：

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

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

9.      輸出功率穩定性：隨著(zhù)加電功率的變化，輸出功率曲線(xiàn)平滑，峰值與交點(diǎn)清晰，表明開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換精準（如圖6(b)所示）。

2.22×2波導矩陣光開(kāi)關(guān)測試數據

2×2光開(kāi)關(guān)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(shí)間：0.8ms（<1ms，滿(mǎn)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(cháng)兼容性：在1530-1570nm波段，插入損耗波動(dòng)小，兼容性?xún)?yōu)異。

2.3 4×4波導矩陣光開(kāi)關(guān)測試數據

4×4光開(kāi)關(guān)的測試覆蓋多個(gè)通道，核心指標表現優(yōu)異（部分通道測試數據如表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(guān)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(kāi)關(guān)功率：約670mW/通道；

19.    響應時(shí)間：<1ms；

20.    波長(cháng)一致性：在1530nm、1550nm、1570nm三個(gè)波長(cháng)下，插入損耗曲線(xiàn)基本重合，表明波長(cháng)適應性強（如圖8所示）。

表1 4×4光開(kāi)關(guān)部分通道測試數據

2.4測試結果分析

實(shí)驗測試數據與仿真結果基本吻合，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(jìn)行拋光處理、光纖與波導對接存在微小對準偏差。后續通過(guò)工藝優(yōu)化（如增加拋光步驟、采用更高精度對準設備），可進(jìn)一步降低插入損耗，提升產(chǎn)品性能。

整體來(lái)看，新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)的核心指標達到行業(yè)領(lǐng)先水平，低插入損耗、快速響應、高隔離度的特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足光通信系統的嚴苛要求。

三、行業(yè)應用：覆蓋多場(chǎng)景，賦能光網(wǎng)絡(luò )高效運行

新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)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(gè)光通信場(chǎng)景，為客戶(hù)提供靈活、高效的光路解決方案。

3.1 數據中心互聯(lián)

隨著(zhù)數據中心算力需求的爆發(fā)式增長(cháng)，服務(wù)器與存儲設備之間的互聯(lián)帶寬持續提升。新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)可實(shí)現多路信號的靈活分發(fā)與切換，滿(mǎn)足數據中心內部“東-西向”流量調度、跨區域數據備份、災備系統建設等需求。其低損耗、高穩定性的特點(diǎn)，可減少信號衰減，保證數據傳輸的可靠性；小型化、高集成度的設計，適配數據中心的密集部署需求。

3.2  5G通信網(wǎng)絡(luò )

5G基站的前傳/回傳網(wǎng)絡(luò )需要大量的光路切換器件，以實(shí)現基站與核心網(wǎng)、基站與基站之間的靈活互聯(lián)。新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)的快速響應（<1ms）與無(wú)阻塞特性，可滿(mǎn)足5G網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)光路調整、負載均衡的需求；一對多的通信能力，可實(shí)現單個(gè)核心節點(diǎn)信號向多個(gè)基站的分發(fā)，降低網(wǎng)絡(luò )建設成本。同時(shí)，其抗干擾能力強的特點(diǎn)，適配戶(hù)外基站的復雜運行環(huán)境。

3.3密集波分復用（DWDM）系統

DWDM系統通過(guò)不同波長(cháng)承載多路信號，實(shí)現大容量傳輸。新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)可作為光路調度核心，實(shí)現不同波長(cháng)信號的上下路與切換，支持多波長(cháng)信號的同時(shí)分發(fā)，提升系統的靈活性與擴容能力。其波長(cháng)兼容性強（1530-1570nm）的特點(diǎn)，可適配DWDM系統的多波長(cháng)需求，無(wú)需額外調整即可融入現有系統。

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(zhù)大規模數據傳輸的任務(wù)，對光開(kāi)關(guān)的可靠性、靈活性和scalability要求極高。新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)的嚴格無(wú)阻塞特性，可保證任意光路的快速建立與切換，滿(mǎn)足骨干網(wǎng)的動(dòng)態(tài)流量調度需求；支持從2×2、4×4向8×8、16×16等更大規模擴展，為網(wǎng)絡(luò )擴容提供便利，降低長(cháng)期建設成本。

3.5 其他特殊場(chǎng)景

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

四、持續技術(shù)迭代，打造更優(yōu)產(chǎn)品

廣西科毅光通信始終堅持技術(shù)創(chuàng )新，針對新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)的后續研發(fā)，將重點(diǎn)聚焦以下方向：

1.      降低插入損耗：通過(guò)優(yōu)化波導結構、改進(jìn)封裝工藝，進(jìn)一步降低插入損耗，目標將4×4光開(kāi)關(guān)的平均插入損耗降至3.5dB以下；

2.      擴大端口規模：研發(fā)8×8、16×16等更大規模的波導矩陣光開(kāi)關(guān)，滿(mǎn)足超大規模光網(wǎng)絡(luò )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(kāi)關(guān)功耗，提升產(chǎn)品的節能性；

4.      拓展應用場(chǎng)景：針對量子通信、6G等新興領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)定制化產(chǎn)品，拓展應用邊界。

新型波導矩陣光開(kāi)關(guān)的實(shí)驗數據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(luò )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(shù)積累與實(shí)戰經(jīng)驗，已實(shí)現該產(chǎn)品的規?；a(chǎn)與市場(chǎng)化應用，為數據中心、5G通信、DWDM系統等領(lǐng)域的客戶(hù)提供了可靠的產(chǎn)品支持。

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