一种低串扰波分复用系统的制作方法

1.本发明涉及光通信领域，更具体地，涉及一种低串扰波分复用系统。


背景技术：

2.波分复用(wdm)是通过同时传输具有不同数据流的多个载波波长来增加单根光纤中传输数据量的关键技术。每个波长都是传输数据流的“通道”，这些通道被多路复用并发送到光纤中，在光纤中传输之后，这些通道在光纤的另一端被解复用。
3.通常，wdm系统由多个发射器、多个调制器、一个复用器、一根光纤、一个解复用器和多个接收器组成。每个发射器和对应的调制器用于生成特定波长或特定信道相对应的特定波长范围内的数据流，每个接收器用于接收特定波长或特定信道相对应的数据流，多路复用器用于将每个通道的数据流合并到光纤中，以增加带宽的使用潜力，解复用器用于将来自光纤的光信号分离到与每个通道对应的接收器中。
4.在基于硅光子学的波分复用系统中，光串扰是解复用过程中的常见问题。当来自一个通道的一部分信号光被解复用到另一个通道相对应的接收器时，这些信号将在另一个通道中变成噪声，这称为串扰。在要求高速通信的光网络中，串扰会导致光信噪比(snr)的下降，进而导致系统中的误码率(ber)增加。虽然增加输入信号的功率可能会提高光信噪比，但通道之间的串扰仍然存在。
5.基于硅光子的波分复用系统可用于数据中心实现低成本的高速光通信。高速通信要求大的信道带宽和小的信道波长间隔。基于中阶梯光栅结构的解复用器，有几种方法可用于获得平顶光谱输出以满足大信道带宽的要求，例如在输入波导处使用多模干涉结构以产生
‘
多模’输入以及在输出波导处产生多模输出。然而，多模干涉结构对加工精度要求高，同时也增大了插入损耗。此外，多模输出需要较宽的波导，增大了解复用器件的尺寸，同时也增大了信道之间的串扰。大信道带宽和小信道波长间隔给开发具有低串扰的解复用器带来了挑战。有一些方法可以改善中阶梯光栅的串扰，例如应用薄膜滤波器来解决通道隔离的问题。但是基于目前的技术，很难将薄膜滤波片与硅光子平台集成。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种低串扰波分复用系统，包括多个发射器、多个调制器、一个复用器、一个解复用器、多组二向色滤波器和多个接收器，每一个发射器通过对应的调制器与复用器连接，所述复用器通过光纤与所述解复用器连接，所述解复用器分别通过对应的一组二向色滤波器与多个接收器连接；
7.每一个所述发射器和对应的调制器，用于生成特定波长或特定信道相对应的特定波长范围内的数据流；
8.所述复用器，用于将每个通道的特定波长范围内的数据流合并到光纤中，随后传输给所述解复用器；
9.所述解复用器，用于将来自光纤的光信号分离到与每个通道对应的一组二向色滤
波器中；
10.所述一组二向色滤波器，用于对每一路特定波长范围内的光信号进行滤波处理，将滤波后的光信号传输到对应通道的接收器。
11.在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
12.可选的，每一组二向色滤波器中包括两个级联的二向色滤波器，其中一个二向色滤波器为低通滤波器，另一个二向色滤波器为高通滤波器，所述解复用器的每一个输出端口与两个级联二向色滤波器中的第一个二向色滤波器的输入端口连接，所述第二个二向色滤波器的输出端口与对应的接收器连接。
13.可选的，根据每一个所述发射器和对应的调制器生成的特定波长范围内的数据流，设置对应的每一组二向色滤波器的截止波长，使得每一个接收器接收到的经过滤波后的光信号的波长范围均不重叠。
14.可选的，所述根据每一个所述发射器和对应的调制器生成的特定波长范围内的数据流，设置对应的每一组二向色滤波器的截止波长，包括：
15.根据每一个所述发射器和对应的调制器生成的特定波长范围内的数据流，分别设置每一组二向色滤波器中高通滤波器的截止波长和低通滤波器的截止波长。
16.可选的，通过设置每一组二向色滤波器中的高通滤波器的截止波长和低通滤波器的截止波长，使得每一组二向色滤波器实现带通的功能。
17.本发明提供的一种低串扰波分复用系统，每一个二向色滤波器对解复用器分离每一路不同波长的光信号进行滤波处理，使得每一个通道的光信号的波长范围不发生交叠，避免多个信道之间的串扰，实现了低串扰波分解复用器。
附图说明
18.图1为本发明提供的一种低串扰波分复用系统的结构示意图；
19.图2为二向色滤波器的结构示意图；
20.图3为二向色滤波器的结构原理图；
21.图4是中阶梯光栅解复用器结构示意图；
22.图5是滤波器短波长光输入导光示意图；
23.图6是滤波器长波长光输入导光示意图；
24.图7是滤波器分光光谱示意图；
25.图8是滤波器与解复用器级联示意图；
26.图9是解复用器输出光谱示意图；
27.图10是滤波器与解复用器级联输出光谱示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.实施例一
30.一种低串扰波分复用器，参见图1，低串扰波分复用器包括多个发射器、多个调制器、一个复用器、一个解复用器、多组二向色滤波器和多个接收器，每一个发射器通过对应
的调制器与复用器连接，所述复用器通过光纤与所述解复用器连接，所述解复用器分别通过对应的一组二向色滤波器与多个接收器连接。
31.其中，每一个发射器和对应的调制器，用于生成特定波长或特定信道相对应的特定波长范围内的数据流；复用器，用于将每个通道的特定波长范围内的数据流合并到光纤中，并传输给所述解复用器；解复用器，用于将来自光纤的光信号分离到与每个通道对应的一组二向色滤波器中；一组二向色滤波器，用于对每一路特定波长范围内的光信号进行滤波处理，将滤波后波长的光信号传输到对应通道的接收器。
32.参见图2和图3，每一组二向色滤波器中包括两个级联的二向色滤波器，其中一个二向色滤波器为低通滤波器，另一个二向色滤波器为高通滤波器，解复用器的每一个输出端口与两个级联二向色滤波器中的第一个二向色滤波器的输入端口连接，第二个二向色滤波器的输出端口与对应的接收器连接。
33.为了减小或避免不同信道之间的串扰，根据每一个发射器和对应的调制器生成的特定波长范围内的数据流，设置对应的每一组二向色滤波器的截止波长，使得每一个接收器接收到的经过滤波后的光信号的波长范围均不重叠。
34.具体的，根据每一个发射器和对应的调制器生成的特定波长范围内的数据流，分别设置一组中的两个二向色滤波器的截止波长，即分别设置低通滤波器的截止波长和设置高通滤波器的截止波长。低通二向色滤波器只允许短波波长的光信号通过，高通二向色滤波器只允许长波波长的光信号通过，低通二向色滤波器和高通二向色滤波器实现对长波波长和短波波长进行滤波，低通滤波器和高通滤波器协作共同实现带通滤波的功能，根据需求，可将过滤后的光信号传输给对应的接收器。
35.通过将二向色滤波器(如图3所示)与解复用器(如图4所示)的每一个输出通道级联，以此降低基于中阶梯光栅解复用器的信道串扰。二向色滤波器具有由多个硅波导和氧化硅包层组成的不对称结构，与cmos制造工艺兼容。图5和图6分别展示了二向色滤波器短波长光输入以及长波长光输入时，光波的传播路径。如图7所示，该二向色滤波器在截止波长处光谱能量变化非常迅速，有利于降低串扰。与此同时，该二向色滤波器可以通过改变结构参数来调整截止波长。如图8所示，解复用器分离出四个特定波长范围内的光信号，由不同的通道输出至接收器，由于每一个通道的特定波长范围之间有交叠，因此，不同通道之间存在串扰。因此，在解复用器的每一个输出通道级联一组两个二向色滤波器，通过设置一组中两个二向色滤波器的截止导通波长，使得经过二向色滤波器滤波后的四个通道的光信号的波长范围之间无交叠，以避免四个通道之间的串扰。如图8所示，通过二向色滤波器与解复用器的级联，可以优化基于光栅的解复用器中每个通道的多余带宽，从而改善串扰。中阶梯光栅解复用器的输出光谱如图9所示，信道之间的串扰明显。中阶梯光栅解复用器的输出端与二向色滤波器级联后，输出光谱如图10所示，信道之间的串扰被大大降低。
36.本发明提供的一种低串扰波分复用器，通过二向色滤波器与解复用器的级联，可以优化基于光栅的解复用器中每个通道的多余带宽，避免多个信道之间的串扰，实现了低串扰波分解复用器，具有以下优点：
37.1、实现了平顶型光谱输出，增大了输出信号带宽。
38.2、降低了信道间的串扰，实现了低串扰波分解复用器。
39.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中
没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
40.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
41.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。