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一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器制造技术

技术编号:20051576 阅读:43 留言:0更新日期:2019-01-09 06:44
本实用新型专利技术公开了一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器。自由光谱范围大于阵列波导光栅2×N倍通道波长间隔,阵列波导光栅具有2N‑1个输入输出通道,阵列波导光栅中心输入端口经AWG输入波导和滤波输入波导连接;其他输入端口中将第n个输入端口和第N+n个输入端口成一组输入端口,并分别经AWG输入波导连接到同一滤波器的输出端,N‑1个滤波器输入端分别和其余N‑1个滤波输入波导连接。本实用新型专利技术实现输出频谱插入损耗损均匀的阵列波导光栅路由器可以有效减少所有输出通道的插入损耗差异,有效减少自由光谱范围要求和衍射级次为整数两者无法同时实现而引起的严重的输出波长频率偏差,具有制作简单、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器
本技术涉及一种阵列波导光栅(AWG)光波长路由器,具体涉及一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器。
技术介绍
随着半导体工艺的最小特征尺寸按照摩尔定律持续减小,芯片集成度越来越高,各个晶体管间的数据交换速度将无法跟上其本身的数据处理速度,基于金属传导的电互连技术正面临不可逾越的“电子瓶颈”。与电互连相比,光互连(OpticalInterconnect)以光子为信息载体,具有超高带宽、超快传输速率、抗电磁干扰和低能耗等优势,将引发新一轮的信息产业革命。硅基光互连技术具有功耗低、与半导体CMOS工艺兼容、可集成、成本低等优点,是实现片间和片上光互连的理想平台。光波长路由器可以实现光节点上/下行波长的智能分配,高速无阻塞光域的选路交换,保证透明传输,是光互连网络系统的核心器件之一。光波长路由器可以用环形共振器(Ringresonator),蚀刻衍射光栅(EDG)等方式实现。但考虑较多波长信道和制作要求时,阵列波导光栅(AWG)是光波长路由器的最佳选择之一。AWG具有结构紧凑、易于集成、性能优良和可靠性高等众多优点。由N×N型阵列波导光栅(AWG)构成的光波长路由器正成为研究热点。对于普通的阵列波导光栅光波长路由器,其中心波长由光栅方程ncΔL=mλc(式1)决定,其中,nc是阵列波导的有效折射率,ΔL是相邻阵列波导在阵列波导区的长度差,m是衍射级次,λc是中心波长。其自由光谱范围表示为其中,Nc是阵列波导的群折射率。在N×N的光波长路由应用中,要求AWG的FSR正好是通道间隔的N倍,而衍射级次m又必须是整数。一般两个等式无法同时满足。只能通过公式(2)求得阵列波导长度差在代入公式(1)得到的衍射级次m就近取整。那么根据整数m再反推回的FSR就和实际要求的存在偏差,引起比较严重的频率偏差现象。同时在这种情况下,除了中心通道以外,其余输入通道的输出频谱需要用到衍射级次为m-1或者m+1的频谱,由于能量主要分布在m衍射级次,不同衍射级次的能量分布会有比较大的差异,于是光波长路由器面临一个自由光谱范围内信道插入损耗不均匀的实现困难。具体表现为,对于一个输入通道来说,所有输出通道频谱的插入损耗差异有至少3dB,而对于所有输入通道对应的输出频谱来说,损耗差异至少为6dB。目前国内外报道的减少阵列波导光栅光波长路由器输损耗差异的方法主要有在阵列波导与输出平板波导区连接处使用模式转换器的波前模式匹配方法和在阵列波导之间添加辅助波导的方法。SakamakiY,KameiS,HashimotoT,etal.LossUniformityImprovementofArrayed-WaveguideGratingWithMode-FieldConvertersDesignedbyWavefrontMatchingMethod[J].JournalofLightwaveTechnology,2009,27(24):5710-5715这篇文章中提到在阵列波导与输出平板波导区连接处使用模式转换器的波前模式匹配方法。该模式转换器将阵列波导中的基模转换为在输出平板区和输出波导之间的界面上具有平顶效果的远场场分布。这种方法使得对于一个输入通道对应的输出频谱的损耗而言,损耗差异由2.4dB降到了0.7dB。ShengZ,DaiD,HeS.ImproveChannelUniformityofanSi-NanowireAWGDemultiplexerbyUsingDual-TaperedAuxiliaryWaveguides[J].JournalofLightwaveTechnology,2007,25(10):3001-3007这篇文章中提到在阵列波导与输出平板波导连接处,在阵列波导之间添加辅助波导来实现阵列波导光栅波长解复用器频谱均匀化。该设计使得12个输出通道的频谱损耗差异小于0.5dB。这两种方法都成功减小了阵列波导光栅光波长路由器输出频谱损耗差异。但是都只是针对一个输入通道对应的输出频谱而言,而对于所有输入通道来说,由于要利用其他衍射级次,仍然会有3dB的损耗差异。
技术实现思路
针对
技术介绍
的不足,本技术的目的在于提出一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器,在阵列波导光栅(AWG)基础上连接增设滤波器和输入通道,以解决传统阵列波导光栅光波长路由器频谱插入损耗差异较大的问题,实现频谱损耗均匀。光波长路由器是光互连、光通信等系统中的核心器件之一,要求具有所有输出通道的波长循环路由功能。现有常利用具有N个输入通道和N个输出通道的N×N阵列波导光栅可以实现光波长路由,这种设计要求阵列波导光栅的自由光谱范围等于输出通道数目与输出通道间隔的乘积,光栅衍射级次为m。但是在这种情况下,除中心通道以外,其他输入通道所对应的输出频谱都需要用到m-1或者m+1的衍射级次。这样会使得N×N的阵列波导光栅路由器的中心通道所对应的所有输出通道的插入损耗差异至少为3dB,对于所有的输入通道,所有输出通道的频谱差异至少为6dB。为了减少这种损耗差异,实现所有通道的损耗均匀,不同于传统的阵列波导光栅光波长路由器的设计,本技术设计一种自由频谱范围大于N个信道宽度的阵列波导光栅,根据输入与输出的对应关系,采用在特定两个输入波导前加级联马赫曾德尔干涉仪(MZI)或者其他滤波器的方法,将输入光分为两束分别输入到对应输入通道中,只利用m衍射级次,实现除中心输入通道以外,其它输入通道所对应的输出频谱也能够实现频谱损耗均匀的目的。此技术适用于基于二氧化硅、硅、氮化硅、氮氧化硅、磷化铟等的各种波导材料和波导结构。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本技术包括N条滤波输入波导、N-1个滤波器、2N-1条AWG输入波导、阵列波导光栅和N条输出波导;自由光谱范围大于阵列波导光栅中的2×N倍通道波长间隔,阵列波导光栅具有2N-1个输入输出通道,阵列波导光栅的中心输入端口(即第N个输入端口)经一AWG输入波导和第1个滤波输入波导连接;针对阵列波导光栅中除了中心输入端口以外的其他输入端口,将第n个输入端口和第N+n个输入端口组成一组输入端口,并分别经各自的AWG输入波导连接到同一滤波器的输出端,共计N-1组输入端口连接到N-1个滤波器,N-1个滤波器的输入端分别和其余N-1个滤波输入波导连接。所述的滤波器为1×2滤波器,将输入光进行分光处理。衍射级次波长范围中N个位于中间波长的光输入到N条滤波输入波导进而进入阵列波导光栅中,从除第1个滤波输入波导以外的其余N-1个滤波输入波导输入的光经各自的滤波器进行分束为波长不同的两束光,然后分别进入阵列波导光栅的两个输入通道,然后经阵列波导光栅波长路由后从输出波导输出,即依次通过阵列波导光栅的输入平板波导区、阵列波导区和输出平板波导区传播至N条输出波导。由此本技术仅将衍射级次波长范围中N个位于中间的波长输入到阵列波导光栅中,使得阵列波导光栅所有输入通道所对应的输出频谱均实现频谱损耗均匀的目的,即实现了除阵列波导光栅所有输入通道的中心输入通道以外的其它输入通道所对应的输出频谱也能够实现频谱损耗均匀的目的。所述的阵列波导光栅(AWG)主要由从输入本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器,其特征在于:包括N条滤波输入波导(01)、N‑1个滤波器(02)、2N‑1条AWG输入波导(03)、阵列波导光栅(04)和N条输出波导(05);自由光谱范围大于阵列波导光栅(04)中的2×N倍通道波长间隔,阵列波导光栅(04)具有2N‑1个输入输出通道,阵列波导光栅(04)的中心输入端口,即第N个输入端口,经一AWG输入波导(03)和第1个滤波输入波导(01)连接;针对阵列波导光栅中除了中心输入端口以外的其他输入端口,将第n个输入端口和第N+n个输入端口组成一组输入端口,并分别经各自的AWG输入波导(03)连接到同一滤波器(02)的输出端,共计N‑1组输入端口连接到N‑1个滤波器(02),N‑1个滤波器(02)的输入端分别和其余N‑1个滤波输入波导(01)连接。

【技术特征摘要】
1.一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器,其特征在于:包括N条滤波输入波导(01)、N-1个滤波器(02)、2N-1条AWG输入波导(03)、阵列波导光栅(04)和N条输出波导(05);自由光谱范围大于阵列波导光栅(04)中的2×N倍通道波长间隔,阵列波导光栅(04)具有2N-1个输入输出通道,阵列波导光栅(04)的中心输入端口,即第N个输入端口,经一AWG输入波导(03)和第1个滤波输入波导(01)连接;针对阵列波导光栅中除了中心输入端口以外的其他输入端口,将第n个输入端口和第N+n个输入端口组成一组输入端口,并分别经各自的AWG输入波导(03)连接到同一滤波器(02)的输出端,共计N-1组输入端口连接到N-1个滤波器(02),N-1个滤波器(02)的输入端分别和其余N-1个滤波输入波导(01)连接。2.根据权利要求1所述的一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器,其特征在于:所述的滤波器(02)为1×2滤波器,将输入光进行分光处理。3.根据权利要求1所述的一种滤波器和输入通道级联实现频谱均匀的AWG路由器,其特征在于:衍射级次波长范围中N个位于中间波长的光输入到N条滤波输入波导(01)进而进入阵列波导光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员:王书新郎婷婷何建军
申请(专利权)人:浙江大学
类型:新型
国别省市:浙江,33

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