該方案採用超緊湊熱調諧微盤諧振器（MDR），在每個波導交叉點放置雙MDR，支持多方向路由和可重排非阻塞連接，不僅提升了輸入/輸出端口密度，還顯著降低了熱串擾。

雙諧振器如何破解路由瓶頸
     該開關矩陣的核心在於一個二維網格網絡架構，其中每個網格單元內戰略性地佈置雙MDR，作為添加-丟棄配置的開關元件。這些MDR半徑僅為10微米，自由光譜範圍（FSR）達10.5納米，支持波長選擇性操作。

     通過熱光效應，頂部TiN微加熱器可獨立調控每個MDR的諧振波長，實現信號在三個方向上的靈活路由：當MDR處於諧振時，信號轉向丟棄端口；否則沿輸入方向直通。這種雙MDR協作機制不僅增強了路由容量，還實現了空間和波長雙重選擇性，支持兩個波長通道。

     為解決高密度集成下的熱串擾難題，團隊巧妙設計了工程化路由波導，在不擴大網格單元尺寸（510微米邊長）的前提下，將相鄰MDR間距擴展至250微米。模擬結果顯示，這一設計使熱傳導引起的波長漂移從0.65納米降至幾乎為零。

     此外，網格單元間引入深溝槽提供熱隔離，進一步提升了系統的穩定性。該方案兼容標準CMOS工藝，兼顧緊湊足跡、低功耗和波分復用兼容性，為大規模矩陣擴展奠定基礎。

從靜態譜到高速眼圖的全面驗證
     團隊基於硅絕緣體（SOI）工藝，成功製造了一個1×8×2λ的硅光子開關芯片原型，芯片尺寸僅1.8毫米×1.5毫米。靜態傳輸譜測試顯示，所有八個MDR諧振波長高度一致，FSR為10.5納米，3dB帶寬達164GHz，消光比（ER）高達19.4dB。

     熱調諧實驗中，每個MDR的波長調諧效率為75.5pm/mW，開關時間約15微秒。開關性能評估表明，八個通道的開-關ER在20.0dB至26.2dB之間，通道串擾小於-16.7dB，插入損耗控制在2.0dB至5.8dB。

     熱串擾測試對比驗證了工程化路由的有效性：在傳統網格中，相鄰MDR波長漂移達0.6納米，而優化設計下僅0.1納米。高速度數據傳輸實驗中，芯片支持單波長20Gbps NRZ OOK信號路由，眼圖ER達14.0dB至18.9dB；在雙波長條件下，15Gbps和20Gbps信號同時路由，眼圖清晰開放，功率抑制超過12dB。

     這些結果證實了芯片在實際光學傳輸系統中的可靠性和高效性，儘管數據速率受測試設備限制，但MDR的寬帶特性暗示更高速率潛力。

邁向高密度光學網絡的突破
     這項研究通過雙MDR和工程化路由的巧妙結合，實現了光開關矩陣在可擴展性、端口密度和熱串擾控制上的全面優化。

     未來，通過進一步縮小MDR半徑至3.7微米並優化熱管理，可支持更多波長通道和更緊湊架構，最大傳播損耗控制在17dB以內。

     該方案不僅強化了硅光子在電信和計算領域的競爭力，還為構建高效、綠色光學網絡鋪平道路，預示著大規模集成光開關在數據爆炸時代的核心作用。