基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器制造技术

一种光纤通信技术领域的基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，该光频率梳滤波器由两个级联的萨格纳克反射镜(SLR)组成的FP谐振腔实现。通过两臂带有移相器的马赫曾德干涉仪改变FP谐振腔的腔长和SLR的反射率，从而分别调节光频率梳滤波器的中心波长和带宽。中心波长调节是通过在MZI两臂同时加正或负的相移以改变FP谐振腔的腔长，从而调节滤波器的中心波长。带宽调节是通过在MZI两臂分别加正和负的相移以改变SLR的反射率，从而调节滤波器的带宽。该滤波器的中心波长和带宽可以独立调节，并具有体积小，结构简单，易于大规模集成的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种光纤通信
的基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，该光频率梳滤波器由两个级联的萨格纳克反射镜(SLR)组成的FP谐振腔实现。通过两臂带有移相器的马赫曾德干涉仪改变FP谐振腔的腔长和SLR的反射率，从而分别调节光频率梳滤波器的中心波长和带宽。中心波长调节是通过在MZI两臂同时加正或负的相移以改变FP谐振腔的腔长，从而调节滤波器的中心波长。带宽调节是通过在MZI两臂分别加正和负的相移以改变SLR的反射率，从而调节滤波器的带宽。该滤波器的中心波长和带宽可以独立调节，并具有体积小，结构简单，易于大规模集成的优点。【专利说明】基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器
本专利技术涉及的是一种光纤通信
的器件，具体是一种基于硅基法布里-珀罗(FP)谐振腔的波长带宽同时可调的光频率梳滤波器。
技术介绍
硅基光子器件具有强模场束缚特性和与CMOS工艺相兼容的优点，是集成光路的理想选择。硅基光子器件主要包括滤波器、调制器、光开关、路由器和探测器等。光频率梳滤波器能够对多波长信号进行路由选择和阻断，在波分复用(WDM)系统中具有广泛运用。相对于基于光纤光学的光频率梳滤波器，片上集成的光频率梳滤波器具有可大规模集成，功耗低和稳定性闻等优点。经过对现有技术的检索发现，Shanshan Wang等人发表在2009年OpticsLetters,第 34 卷第 3 期的论文 “All - fiber Fabry - Perot resonators based onmicrofiber Sagnac loop mirrors”提出了基于微纳光纤萨格纳克反射镜的中心波长和带宽均可调的光频率梳滤波器，通过对微纳光纤的微操作实现了滤波器波长和带宽的调节，然而该方案不适用于片上集成，微操作方法也不易于大规模生产。进一步的论文检索发现，Xiaomeng Sun等人发表在2012年Optics Letters,第38 卷第 4 期的论文 “Tunable silicon Fabry - Perot comb filters formed by Sagnacloop mirrors”提出了在绝缘体上硅晶片(SOI)上实现中心波长可调光频率梳滤波器的方案，通过在PN结加外置电压实现滤波器中心波长的移动，但是该方案不能进行滤波器带宽的调节。Chang - seok Kim 在“Electro - optic wavelength - tunable fiber ring laserbased on cascaded composite sagnac loop filters”(Optics letters, VOL.29,N0.14,1677 - 1679,2004 - 7 - 15)公开了一种基于级联合成萨格纳克环滤波器的电光波长可调谐光纤环形激光器，包括单向隔离器，具有激光二极管泵浦的掺铒光纤有源区，还包括50/50耦合器，第一萨格纳克环形滤波器，第二萨格纳克环形滤波器，掺铒光纤有源区的输出端与第一萨格纳克环形滤波器的相连，第一与第二萨格纳克环形滤波器级联第二个萨格纳克环形滤波器经过单向隔离器与掺饵光纤有源区的输出端相连，整个装置为环形结构。但该技术不能调节滤波器的带宽，且基于光纤的萨格纳克环不适用于片上集成。中国专利文献号CN101132102公开(公告)日2008.02.27，公开了一种基于双萨格纳克环滤波器的单纵模环形激光器，包括:激光放大器、单向隔离器、30/70耦合器、第一萨格纳克环形滤波器、第二萨格纳克环形滤波器，连接关系为:激光放大器的输出端经过30/70耦合器的70%端口与第一个萨格纳克环形滤波器相连，第一个萨格纳克环形滤波器与第二个萨格纳克环形滤波器串联，第二个萨格纳克环形滤波器经过单向隔离器与激光放大器的输入端相连，整个装置结构为环形结构。但该技术不能实现滤波器波长和带宽的调节，由于采用光纤和偏振控制器组成萨格纳克环，因此不适用于片上集成。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，通过两臂带有移相器的马赫曾德干涉仪(MZI)实现滤波器中心波长和带宽的调节。该光频率梳滤波器具有结构紧凑，易于大规模生产集成的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的:本专利技术涉及一种基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，包括:至少两个串联的滤波器子单元，每个滤波器子单元由一个两臂带有移相器的MZI以及一个与之级联的萨格纳克反射镜(SLR)组成，其中:级联的SLR构成FP谐振腔，由MZI改变FP谐振腔的腔长及SLR的反射率，从而调节光频率梳滤波器的中心波长和带宽。所述的萨格纳克反射镜(SLR)是由定向耦合器两段波导的一侧端口连接组成，其中:两段波导的另一侧端口分别作为输入和输出。该反射镜将光导入输出端口的同时，也反射回输入端口。所述的定向耦合器是指由两段相邻的平行波导组成，通过倏逝场耦合实现光功率分配的光学器件。所述的FP谐振腔是指:由反射镜组成的、具有周期性的透射率曲线的光学谐振器件。所述的马赫曾德干涉仪(MZI)通过改变两臂上移相器的相移，实现将入射光分为两束光程差不同的出射光，从而可以改变两个输出端口的光功率分配。所述的移相器是指通过在PN结上加电压改变波导折射率，从而改变光场相位的器件。所述的光频率梳滤波器具有由多个等间隔频率排列的通带和阻带组成的透射率曲线，且该光频率梳滤波器仅通过某些特定频率范围内的光信号。所述的中心波长调节是指:通过在MZI两臂同时附加正或负的相移以改变FP谐振腔腔长，从而调节滤波器的中心波长。所述的带宽调节是指:通过在MZI两臂分别附加正和负的相移以改变SLR反射率，从而调节滤波器的带宽。 技术效果与现有技术相比，本专利技术中心波长和带宽可以独立调节，并具有结构紧凑，易于大规模生产集成的优点。【专利附图】【附图说明】图1为基于硅基FP谐振腔的光频率梳滤波器结构图。图2为两臂带有移相器的MZI示意图。图3为光频率梳滤波器的中心波长调节仿真光谱图。图4为光频率梳滤波器的带宽调节仿真光谱图。【具体实施方式】下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。 实施例1如图1所示，本实施例基于硅基FP谐振腔的波长带宽同时可调的光频率梳滤波器结构图，包括:SLR、MZ1、移相器以及输入和输出端口，其中:移相器加在MZI的两臂上，该MZI与SLR相连，用于改变FP谐振腔腔长和SLR反射率，从而调节滤波器的中心波长和带宽。所述的萨格纳克反射镜由一个定向耦合器和一段连接两侧输出端口的弯曲波导组成。所述的FP谐振腔是指由两个反射镜组成的光学谐振器件，它具有周期性的透射率曲线。所述的MZI耦合器由两个定向耦合器和两段连接波导组成，两个定向耦合器均为3dB耦合器。在MZI的两臂加上移相器，通过改变MZI两臂的相移，可以改变两个输出端口的光功率分配。所述的移相器通过在硅基上采用离子注入方法形成PN结，在PN结两端引入正向或反向的偏置电压实现正或负的相移。所述的光频率梳滤波器是指透射率曲线由许多以一定频率等间隔排列的通带和阻带组成的光学滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，其特征在于，包括：至少两个串联的滤波器子单元，每个滤波器子单元由一个两臂带有移相器的MZI以及一个与之级联的萨格纳克反射镜组成，其中：级联的SLR构成FP谐振腔，由MZI改变FP谐振腔的腔长及SLR的反射率，从而调节光频率梳滤波器的中心波长和带宽；所述的光频率梳滤波器传输函数为:tEP=ts2a41-rs2a42,]]>ts=a1a2a3(k4+t4)-2a2(a12+a1a3+a32)k2t2,]]>rs＝2ja2(a1+a3)(a1kt3‑a3k3t)，其中：ts和rs分别是带有MZI的SLR的传输和反射函数，t和k分别为定向耦合器的传输和耦合系数；ai＝exp(‑αli‑jβli)，i＝1,2,3,4是各段波导的传输率；α和β分别是波导的损耗系数和传播常数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜新红，吴佳旸，蒋黎鹏，杨玉星，曹攀，苏翼凯，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31