0 引言
       光纤通信网络具有低损耗、大带宽和高速率等传输特点，现已成为电信网、计算机网和有线电视网的重要支撑。随着电信业务和网络应用的快速发展，互联网的数据流量与日剧增，传统的电交换采用光-电-光的交换形式，存在严重的电子瓶颈和功耗过大的问题，难以满足交换网络的增长需求。光交换技术将信息交换从电域转移到光域，降低了数据损伤，提高了交换速率，具有高速、透明、带宽和低功耗等优点[1]。光交换芯片是实现光交换的基本器件，也是下一代全光交换网络中的核心器件。光交换芯片可基于不同的开关单元和交换网络结构实现，开关单元和交换结构不同，芯片的交换性能也不一样。交换网络结构的基本单元是光开关，随着光交换芯片规模的扩大，集成的光开关单元数也随之增加[2]。
　　光开关可采用多种物理机制实现，包括机械式光开关和固态光开关等。其中，固态光开关的实现方式包括二氧化硅平面光路、III-V族材料以及硅基光电子集成等。基于硅基的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构稳定性高、易于控制，是光开关研究的热门方向。近年来，国内外很多机构团体致力于32×32大规模硅基光交换芯片的研究。中科院半导体研究所[4]近年来在大规模光开关的研究方面取得显著成果，在2016年报道了基于电光MZI单元结构的16×16光芯片，随后又扩张到32×32的光芯片[5]，芯片串扰为-24.8~-15.1 dB，片上插入损耗为12.9~18.5 dB。日本先进工业科技研究所[6]报道了基于热光MZI单元结构的32×32的光芯片，串扰低于-20 dB，平均片上损耗为15.8 dB。日本国立先进产业科学技术研究所[7]报道了基于热光MZI单元结构的32×32的光芯片，串扰低于-20 dB。华为公司[8]研发了基于热光硅基开关的32×32光芯片，采用了扩张型Benes结构，消除了一级串扰带来的影响。
　　光交换系统可以通过扩大光交换规模和提高单波传输速率来提高交换容量，目前基于电光硅基开关的光芯片达到32×32规模[1]，基于热光硅基开关的光芯片达到64×64规模[1]。然而，端口规模的扩大，功耗会迅速上升，芯片性能会进一步下降。另一方面，由于芯片串扰和插入损耗的增加，通过高阶调制信号提高单波长的传输速率方式也会受到限制。为了更好地满足大容量光交换集成芯片设计需求，采用光学仿真软件搭建光交换集成芯片仿真模型，能够有效地评估光交换集成芯片的性能，不但可以有效降低光交换芯片的设计成本，还可以优化交换芯片结构以适应各种高阶调制信号的传输。
　　本文通过VPI光学仿真软件搭建光开关仿真单元来模拟现实中的光切换过程，进而采用光开关仿真单元构建Benes拓扑结构的光交换芯片仿真模型，从理论和仿真2个方面分析光交换芯片串扰与光开关单元串扰之间联系。

4 结束语
       光交换芯片是下一代全光交换网络的核心器件，能够实现大规模、高效、快速和低损耗的光信号交换。随着光交换芯片规模的增大，芯片性能迅速下降，进而降低通信系统的性能。本文通过搭建32×32 Benes结构的光交换芯片仿真模型和光纤通信系统仿真平台，研究了光交换芯片串扰对通信系统性能的影响。研究表明：光交换芯片串扰对光纤通信系统存在一定程度的劣化，这种劣化程度随着光交换芯片串扰的增加而增加。