波分复用器

本公开涉及光通信，更具体地，涉及一种波分复用器。

背景技术：

1、波分复用(wavelength division multiplexing,wdm)技术在如今光通信领域具有广泛应用，对于提高通信容量及数据传输速度具有重要意义。

2、目前，常见的波分复用器包括马赫曾德干涉仪、阵列波导光栅(arrayedwaveguide grating，awg)以及波导布拉格光栅等。其中，基于马赫曾德干涉仪的波分复用器通道数量较少，但通带更为平坦、尺寸较小且具有较低的插入损耗和串扰，常用于数据中心等短距离光互联。传统的基于级联马赫曾德干涉仪的波分复用器大多采用非等臂长或非等臂宽的结构，中心波长位置对制造工艺和工作温度十分敏感，难以满足工业实际需求。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种波分复用器，该波分复用器包括第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪，第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，第一多模波导的长度大于第二多模波导的长度，马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。

2、本公开的实施例的提供了一种波分复用器，包括：输入光波导，用于输入待处理的包含多个波长的光信号；马赫曾德尔干涉仪模块，包括：第一马赫曾德尔干涉仪，第二马赫曾德尔干涉仪，输入端口与上述第一马赫曾德尔干涉仪的第一输出端口连接；以及第三马赫曾德尔干涉仪，输入端口与上述第一马赫曾德尔干涉仪的第二输出端口连接；输出波导模块，包括多个输出光波导；其中，上述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，上述第一多模波导的长度大于上述第二多模波导的长度，上述马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的上述光信号发生干涉进而分别从多个上述输出光波导输出，以实现波分复用。

3、根据本公开的一些实施例，上述第一多模波导和上述第二多模波导的长度与上述波分复用器的自由光谱区范围相关，其中，响应于上述第一多模波导和上述第二多模波导的长度的改变，上述第一马赫曾德尔干涉仪、上述第二马赫曾德尔干涉仪及上述第三马赫曾德尔干涉仪的自由光谱区范围的值分别发生变化。

4、根据本公开的一些实施例，上述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：第一相移臂，包括依次连接的第一模式转换器、第二模式转换器和上述第一多模波导，其中，上述光信号在上述第一相移臂中经上述第一模式转换器由基模模式转换为一阶模模式，上述光信号在上述第一相移臂中经上述第二模式转换器由上述一阶模模式转换为上述基模模式，以使上述光信号以上述基模模式在上述第一多模波导中传输；以及第二相移臂，包括依次连接的第三模式转换器、上述第二多模波导、第四模式转换器，其中，上述光信号在上述第二相移臂中经上述第三模式转换器由上述基模模式转换为上述一阶模模式，以使上述光信号以上述一阶模模式在上述第二多模波导中传输，上述光信号经上述第四模式转换器由上述一阶模模式转换为上述基模模式。

5、根据本公开的一些实施例，上述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：第一弯曲定向耦合器，通过布线单模波导与上述第一相移臂和上述第二相移臂相连；以及第二弯曲定向耦合器，通过上述布线单模波导与上述第一相移臂和上述第二相移臂相连；其中，上述第一弯曲定向耦合器和上述第二弯曲定向耦合器用于使上述光信号合束并发生干涉。

6、根据本公开的一些实施例，上述第一弯曲定向耦合器和上述第二弯曲定向耦合器均包括两个输入端口、两个同心圆弧结构波导以及两个输出端口，其中上述第一弯曲定向耦合器的两个上述同心圆弧结构波导的弧心与上述第二弯曲定向耦合器的两个上述同心圆弧结构波导的弧心关于水平方向对称，上述第一弯曲定向耦合器和上述第二弯曲定向耦合器的分光比均为50:50，实现工艺容差。

7、根据本公开的一些实施例，上述第一模式转换器和上述第二模式转换器以上述第一模式转换器和上述第二模式转换器的连接点为中心镜像设置，上述第一模式转换器、上述第二模式转换器、上述第三模式转换器和上述第四模式转换器均包括输入单模波导和输出多模波导，上述输入单模波导和上述输出多模波导形成波导耦合区，上述波导耦合区用于上述光信号的模式转换，其中，上述输入单模波导的宽度与上述布线单模波导的宽度相等，上述输出多模波导与上述第一多模波导和上述第二多模波导的宽度相等。

8、根据本公开的一些实施例，上述第一相移臂还包括连接在上述第二模式转换器和上述第一多模波导之间的第一锥形波导和连接在上述第一多模波导和上述布线单模波导之间的第二锥形波导，上述第二相移臂还包括连接在上述第四模式转换器和上述布线单模波导之间的第三锥形波导和第四锥形波导，上述第三锥形波导和上述第四锥形波导依次连接，上述第一锥形波导、上述第二锥形波导、上述第三锥形波导和上述第四锥形波导均为等腰梯形结构，上述等腰梯形结构的上底边宽度与上述布线单模波导的宽度相等，上述等腰梯形结构的下底边宽度与上述第一多模波导、上述第二多模波导的宽度相等，以实现绝热变化。

9、根据本公开的一些实施例，上述第一相移臂的上述布线单模波导的总长度与上述第二相移臂的上述布线单模波导的总长度相等。

10、根据本公开的一些实施例，上述第一多模波导与上述第二多模波导的宽度相等。

11、根据本公开的一些实施例，上述第一模式转换器、上述第二模式转换器、上述第三模式转换器和上述第四模式转换器的上述输出多模波导为矩形或梯形。

12、根据本公开提供的一种波分复用器，该波分复用器包括第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪，第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，第一多模波导的长度大于第二多模波导的长度，马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。

技术特征：

1.一种波分复用器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的波分复用器，其特征在于，所述第一多模波导和所述第二多模波导的长度与所述波分复用器的自由光谱区范围相关，其中，响应于所述第一多模波导和所述第二多模波导的长度的改变，所述第一马赫曾德尔干涉仪、所述第二马赫曾德尔干涉仪及所述第三马赫曾德尔干涉仪的自由光谱区范围的值分别发生变化。

3.根据权利要求1所述的波分复用器，其特征在于，所述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：

4.根据权利要求3所述的波分复用器，其特征在于，所述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：

5.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一弯曲定向耦合器和所述第二弯曲定向耦合器均包括两个输入端口、两个同心圆弧结构波导以及两个输出端口，其中所述第一弯曲定向耦合器的两个所述同心圆弧结构波导的弧心与所述第二弯曲定向耦合器的两个所述同心圆弧结构波导的弧心关于水平方向对称，所述第一弯曲定向耦合器和所述第二弯曲定向耦合器的分光比均为50:50，实现工艺容差。

6.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一模式转换器和所述第二模式转换器以所述第一模式转换器和所述第二模式转换器的连接点为中心镜像设置，所述第一模式转换器、所述第二模式转换器、所述第三模式转换器和所述第四模式转换器均包括输入单模波导和输出多模波导，所述输入单模波导和所述输出多模波导形成波导耦合区，所述波导耦合区用于所述光信号的模式转换，其中，所述输入单模波导的宽度与所述布线单模波导的宽度相等，所述输出多模波导与所述第一多模波导和所述第二多模波导的宽度相等。

7.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一相移臂还包括连接在所述第二模式转换器和所述第一多模波导之间的第一锥形波导和连接在所述第一多模波导和所述布线单模波导之间的第二锥形波导，所述第二相移臂还包括连接在所述第四模式转换器和所述布线单模波导之间的第三锥形波导和第四锥形波导，所述第三锥形波导和所述第四锥形波导依次连接，所述第一锥形波导、所述第二锥形波导、所述第三锥形波导和所述第四锥形波导均为等腰梯形结构，所述等腰梯形结构的上底边宽度与所述布线单模波导的宽度相等，所述等腰梯形结构的下底边宽度与所述第一多模波导、所述第二多模波导的宽度相等，以实现绝热变化。

8.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一相移臂的所述布线单模波导的总长度与所述第二相移臂的所述布线单模波导的总长度相等。

9.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一多模波导与所述第二多模波导的宽度相等。

10.根据权利要求6所述的波分复用器，其特征在于，所述第一模式转换器、所述第二模式转换器、所述第三模式转换器和所述第四模式转换器的所述输出多模波导为矩形或梯形。

技术总结
本公开提供一种波分复用器，包括：输入光波导，用于输入待处理的包含多个波长的光信号；马赫曾德尔干涉仪模块，包括：第一马赫曾德尔干涉仪，第二马赫曾德尔干涉仪，输入端口与第一马赫曾德尔干涉仪的第一输出端口连接；以及第三马赫曾德尔干涉仪，输入端口与第一马赫曾德尔干涉仪的第二输出端口连接；输出波导模块，包括多个输出光波导；其中，第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，第一多模波导的长度大于第二多模波导的长度，马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。

技术研发人员：霍昱洁,付鑫,杨林
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12