一种用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵的制作方法

本发明属于光学相控阵，尤其涉及一种用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵。

背景技术：

1、高速、大信道容量、可靠的水下无线光通信在海底资源勘探、海洋环境检测、水下机器人作业中起到决定性的作用。光波的波分复用(wdm)及解复用技术(dewdm)是提升信道容量的有效方法。光波的波分复用及解复用主要依靠光栅器件实现。水下无线光通信的窗口在蓝绿光波段，由于物理极限的限制，现有的蓝绿光波的解复用器件分辨率为远大于1nm，而商业上成熟的红外波段光通信的解复用器件分辨率在0.1-0.8nm。因此，蓝绿光波段解复用器件的波长通道利用率远远达不到商业需求。由于现阶段针对蓝绿光无线通信波段的解复用器件中没有可用的密集波长间隔的解复用器。这对于水下无线光通信来说限制了通道使用率，无法进一步提高水下无线光通信的速率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，提供一种用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，能够极大提高其作为解复用器件的分辨率和更快的提升水下无线光通信的通信速率和带宽。

2、为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，光学相控阵天线为一维鱼骨形或链式波导光栅阵列，其包括：锥形耦合器和由多级1×2分束器树连接具有多个通道的波导光栅阵列包括鱼骨形光栅、链式光栅；其中，采用多级级联的1×2分束器树，将输入激光分束到具有特定波导宽度、特定波导间距的波导阵列中。

4、作为优选，1×2分束器波导宽度为1.5μm～3μm，长度为5μm～8μm，对应的输入和输出波导宽度为300nm～500nm，输出波导的间隙为200nm～400nm。

5、作为优选，波导光栅孔径的横截面堆栈包括：3.3μm厚的顶部包层层sio2、150nm厚的核心层和4μm厚的埋藏氧化层，核心层为高折射率的氮化硅sinx、铌酸锂薄膜。

6、作为优选，孔径大小为xy平面上的100×100μm2～10×10mm2。

7、作为优选，所采用的波导光栅天线包括鱼骨形光栅设计、链式光栅涉及，x轴方向具有周期性扰动，扰动波导的宽度s沿天线的x方向从260nm至160nm根据抛物线趋势逐渐减小，以实现整条天线均匀发射；其中，单个波导的高度为100nm～200nm，未扰动的波导宽度w为300nm～400nm；光栅周期沿光传播方向从340nm到390nm逐渐变大，以降低出射光束的发散角，在一个周期内，扰动和未扰动波导沿x方向的长度相等。

8、作为优选，鱼骨形和链式波导光栅阵列均利用te和tm模式复用，实现蓝绿色波段的波长分离解复用。

9、作为优选，利用te和tm模式复用实现蓝绿色波段的波长分离解复用，波长间隔为0.1nm～2nm。

10、本发明解复用器件通过调控光波的偏振态，实现了波长间隔为0.1nm～2nm的蓝绿光解复用，能够显著降低其作为解复用器件的通道间隔。

技术特征：

1.一种用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，其特征在于，光学相控阵天线为一维鱼骨形或链式波导光栅阵列，其包括：锥形耦合器和由多级1×2分束器树连接具有多个通道的波导光栅阵列包括鱼骨形光栅、链式光栅；其中，采用多级级联的1×2分束器树，将输入激光分束到具有特定波导宽度、特定波导间距的波导阵列中。

2.如权利要求1所述的用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，其特征在于，1×2分束器波导宽度为1.5μm～3μm，长度为5μm～8μm，对应的输入和输出波导宽度为300nm～500nm，输出波导的间隙为200nm～400nm。

3.如权利要求2所述的用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，其特征在于，波导光栅孔径的横截面堆栈包括：3.3μm厚的顶部包层层sio2、150nm厚的核心层和4μm厚的埋藏氧化层，核心层为高折射率的氮化硅sinx、铌酸锂薄膜。

4.如权利要求3所述的用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，其特征在于，孔径大小为xy平面上的100×100μm2～10×10mm2。

5.如权利要求4所述的用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，其特征在于，所采用的波导光栅天线包括鱼骨形光栅设计、链式光栅涉及，x轴方向具有周期性扰动，扰动波导的宽度s沿天线的x方向从260nm至160nm根据抛物线趋势逐渐减小，以实现整条天线均匀发射；其中，单个波导的高度为100nm～200nm，未扰动的波导宽度w为300nm～400nm；光栅周期沿光传播方向从340nm到390nm逐渐变大，以降低出射光束的发散角，在一个周期内，扰动和未扰动波导沿x方向的长度相等。

6.如权利要求5所述的用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，其特征在于，鱼骨形和链式波导光栅阵列均利用te和tm模式复用，实现蓝绿色波段的波长分离解复用。

7.如权利要求6所述的基于偏振敏感型光学相控阵的蓝绿波密集解复用系统，其特征在于，利用te和tm模式复用实现蓝绿色波段的波长分离解复用，波长间隔为0.1nm～2nm。

技术总结
本发明公开一种用于蓝绿波密集解复用的偏振敏感型光学相控阵，包括：锥形耦合器和由多级1×2分束器树连接具有64个通道的一维光栅波导；其中，采用6级级联的1×2分束器树，将输入激光分束到波导宽度为340nm、波导间距为1.5μm的多个波导中。采用本发明的技术方案，能够极大提高其作为解复用器件的分辨率和更快的提升水下无线光通信的通信速率和带宽。

技术研发人员：孙彩明,章廓廓,刘伟伟,张爱东
受保护的技术使用者：深圳市人工智能与机器人研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14