面向非平面电路拓扑的混合二维/三维光子集成

复杂的光子集成电路（PIC）可能具有强非平面拓扑，在单层集成平台上实现时需要波导交叉（WGX）。随着电路复杂度的增加，WGX的数量迅速增长，尤其是在高度互连的光学开关拓扑中。在此，我们提出一种基于三维打印自由形态波导跨桥（WOP）的无WGX PIC概念。我们以硅光子平台上实现的$4 \times 4$选择开关（SAS）电路为例，实验验证了该方法的可行性。我们进一步对不同$n \times n$ SAS电路拓扑进行了全面的图论分析。我们发现，随着SAS电路端口数$n$的增加，WGX数量以$n^4$增长，而WOP数量仅与$n^2$成正比增长。