一种用于模式复用-波分复用混合技术的复用-解复用器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于模式复用-波分复用混合技术的复用-解复用器。包括多模输入波导、具有一个输入端口及2M个输出端口的1×2M模式复用器、M个结构相同的双向型(P+1)×(P+1)阵列波导光栅波分复用器；1×2M模式复用器的输入端口与多模输入波导连接，1×2M模式复用器的2M个输出端口以依次相邻的两个端口为一组分成M对，双向型(P+1)×(P+1)阵列波导光栅波分复用器的两个输入端与1×2M模式复用器的一对输出端口连接。本发明专利技术具有结构简单、设计方便，所需的阵列波导光栅波分复用解复用器的数量仅为原有方案的一半，大大减小了器件尺寸，也使得各个阵列波导光栅波分复用解复用器的一致性更容易得以控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种平面光波导集成器件，尤其是涉及一种用于模式复用-波分复用混合技术的复用-解复用器。
技术介绍
众所周知，长距离光通信已经取得巨大成功。同样地，光互连作为一种新的互联方式，可克服传统电互联存在的瓶颈问题，引起了广泛关注。自1984年J.W.Goodman提出在VLSI中采用光互连方案以来，光互连研宄已取得了巨大进展。当前光互连不断向超短距离互联推进，其通信容量需求日益增长。针对光互连系统数据传输量大的特点，最直接的方法是借用长距离光纤通信系统中常用的波分复用(WDM)技术。然而，由于激光器阵列成本及系统复杂度等因素的限制，密集波分复用系统的可用通道数日趋饱和。因此，亟需发展新的复用技术，从而进一步增加信号传输信道。模式复用技术是最近几年重新受到重视的复用技术，其基本原理是利用多模光纤或多模波导中的多个正交模式分别携带信号进行多通道数据传输，其核心器件是模式(解)复用器。在过去几年已经研制了一些新兴模式复用-解复用器件。例如，文献【Maxim Greenberg等，“Simultaneous dual modeadd/drop multiplexers for optical interconnects buses，，，Optics Communicat1ns266 (2006) 527 - 531】设计了一种基于功率渐变(adiabatic power transfer)原理的单偏振的双模插分复用器，但其设计复杂，不易于拓展；文献【S.Bagheri, and WilliamM.J.Green “Silicon-on-1nsulator mode-selective add-drop unit for on-chipmode-divis1n multiplexing,，，6th IEEE Internat1nal Conference on Group IV Photonics, 2009 (GFP，09)，Page (s): 166-168，9-11 Sept.2009】给出了一种基于多级模式耦合的双模插分复用器，但仅实现了基模和第一高阶模的复用，其结构复杂、设计不便、器件尺寸大、且不易于扩展；文献【Daoxin Dai, Jian Wang, and Yaocheng Shi, "Siliconmode (de)multiplexer enabling high capacity photonic networks-on-chip with as ingle-wave I ength-carrier light, ^Opt.Lett.38, 1422-1424(2013)】给出一种基于级联非对称親合器结构的多通道模式复用器件；文献【J.Wang, S.He, and D.Da1.0n-chipsilicon 8-channel hybrid(de)multiplexer enabling simultaneous mode-and polarizat 1n-divis1n-multiplexing.Laser&Photonics Reviews.8 (2): L18 - L22, 2014】给出一种8通道的双偏振模式复用器件。值得注意的是，这些研宄还只是关注模式复用-解复用器件本身。为了获得更多通道从而真正提升通信容量，应将模式复用与波分复用相结合，而其关键器件则是新型的多模式-多波长复用-解复用器。比较直接的方式是直接将一个M通道模式复用器件与M个波分复用器件(如阵列波导光栅)相结合，从而总通道数得以倍增。这种方式存在的不足是:所需波分复用器件数量大，导致整体器件尺寸较大，且在实际制作过程中难以保证数量众多的AWG完全一致。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种用于模式复用-波分复用混合技术的复用-解复用器。本专利技术采用的技术方案是:本专利技术包括多模输入波导、具有一个输入端口及2M个输出端口的1X2M模式复用器、M个结构相同的双向型(P+1)X(P+1)阵列波导光栅波分复用器；1X2M模式复用器的输入端口与多模输入波导连接，I X 2M模式复用器的各个输出端口分别与各自的双向型(P+l) X (P+1)阵列波导光栅波分复用器连接；1X2M模式复用器的2M个输出端口以依次相邻的两个端口为一组分成M对，双向型(P+l) X (P+1)阵列波导光栅波分复用器的两个输入端与I X 2M模式复用器的一对输出端口连接；作为解复用器，光信号从多模输入波导输入；作为复用器，光信号从双向型(P+1)X(P+1)阵列波导光栅波分复用器的各个输出端口输入。所述的双向型(P+l) X (P+1)阵列波导光栅波分复用器:包括第一输入波导、第二输入波导、第一平板波导、第二平板波导、一组阵列波导、包含有P条输出波导的第一输出波导组以及包含有P条输出波导的第二输出波导组；第一输入波导和第二输入波导的一端连接到IX 2M模式复用器一对输出端口，第一输入波导另一端与第一输出波导组一端一起连接到第一平板波导的一端，第二输入波导另一端与第二输出波导组一端一起连接到第二平板波导的一端，第一平板波导和第二平板波导的另一端之间连接有一组阵列波导。所述的多模输入波导包含有由2M个模式及其各模式下的P个不同波长组成的2M X P个通道的光信号。当作为解复用器时，所述的I X 2M模式复用器将入射到多模输入波导的2MXP个通道的光信号分成2M组，相同模式的光信号分为一组，每一组的信号中包含有具备不同中心波长的P个通道。所述的IX (2M)模式复用器为基于级联非对称耦合器的结构或者绝热渐变型的模式转换结构。本专利技术具有的有益效果是:本专利技术具有结构简单、设计方便，所需的阵列波导光栅波分复用解复用器的数量仅为原有方案的一般，大大减小了器件尺寸，也使得各个阵列波导光栅波分复用解复用器的一致性更容易得以控制。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术采用的硅纳米光波导横截面结构示意图。图3是本专利技术采用的硅纳米光波导的各阶模式有效折射率随其宽度的变化关系。图4为本专利技术采用的基于级联非对称耦合器结构的模式复用器示意图。图5为本专利技术作为解复用器的实施例。图中:100、多模输入波导，101UX (2M)模式复用器，1、2、…、m、…、M、双向型(P+l) X (p+1)阵列波导光栅波分复用器，2、输出端口。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术包括多模输入波导100、具有一个输入端口及2M个输出端口的1X2M模式复用器101、M个结构相同的双向型(P+1)X(P+1)阵列波导光栅波分复用器1、2、…、m、...、M ; I X 2M模式复用器101的输入端口与多模输入波导100连接，I X 2M模式复用器101的各个输出端口分别与各自的双向型(P+l) X (P+1)阵列波导光栅波分复用器连接；1X2M模式复用器101的2M个输出端口以依次相邻的两个端口为一组分成M对，双向型(P+l) X (P+1)阵列波导光栅波分复用器的两个输入端与I X 2M模式复用器101的一对输出端口 2连接。本专利技术上述的输入波导和输出波导是可逆的:作为解复用器，光信号从多模输入波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模式复用‑波分复用混合技术的复用‑解复用器，其特征在于：包括多模输入波导（100）、具有一个输入端口及2M个输出端口的1×2M模式复用器（101）、M个结构相同的双向型(P+1)×(P+1)阵列波导光栅波分复用器（1、2、…、m、…、M）；1×2M模式复用器（101）的输入端口与多模输入波导（100）连接，1×2M模式复用器（101）的各个输出端口分别与各自的双向型(P+1)×(P+1)阵列波导光栅波分复用器连接；1×2M模式复用器（101）的2M个输出端口以依次相邻的两个端口为一组分成M对，双向型(P+1)×(P+1)阵列波导光栅波分复用器的两个输入端与1×2M模式复用器（101）的一对输出端口连接；作为解复用器，光信号从多模输入波导（100）输入；作为复用器，光信号从双向型(P+1)×(P+1)阵列波导光栅波分复用器的各个输出端口输入。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴道锌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33