基于逆向设计的非对称合解波芯片制造技术

本发明专利技术公开基于逆向设计的非对称合解波芯片，属于光学元件、系统或仪器技术领域。该芯片包括第一级非对称合解波单元、第二级对称合解波单元；所提出的非对称合解波芯片由硅基光子集成技术构建，包含由下至上依次层叠的衬底、下包层、芯层及上包层；第一级非对称合解波单元、第二级对称合解波单元内部的功能区基于逆向设计算法设计，由亚微米或纳米量级的亚单元构成。本发明专利技术的非对称合解波芯片可以覆盖光通信系统中的全波段，实现全波段能量非均匀波分；所提出的非对称合解波芯片结构超紧凑，波长间隔可调，每个波长的透过率非均匀，信道间隔串扰小，性能稳定，设计简单，可基于成熟半导体工艺大规模批量化制备。体工艺大规模批量化制备。体工艺大规模批量化制备。

【技术实现步骤摘要】
基于逆向设计的非对称合解波芯片


[0001]本专利技术公开基于逆向设计的非对称合解波芯片，涉及光通信和集成光电子器件技术，属于光学元件、系统或仪器


技术介绍

[0002]随着互联网高清数据流的剧增，用户终端对通信容量的需求呈现极大的增长趋势。过去几十年，光通信系统为通信容量的提高做出重要贡献。波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术的专利技术和广泛商用满足了人们对数据流量的需求。传统WDM系统所用的波段集中在C波段，难以满足未来通信需求。为进一步增加系统容量，光通信系统必将可用波段拓展至O+E+S+C+L波段，实现全波段波分复用技术方案。
[0003]为构建全波段波分复用系统，需要研究对应的全波段合解波芯片。传统的合解波芯片一般局限于C波段，难以覆盖O+E+S+L波段。由于光纤内部“水峰”的存在，光纤传输损耗在O+E+S+C+L波段不均匀且非线性，尤其在E波段存在高传输损耗“水峰”。为实现输出波导透过率非均匀的合解波功能，需要提出全波段非对称合解波技术，针对每个波长精细调节其输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于逆向设计的非对称合解波芯片，其特征在于，包括：第一级非对称合解波单元，其输入波导接入不同波长的一组光信号，其N个输出波导分别输出一组波长不同但透过率相同的光信号，其M个输出波导分别输出透过率不同的M个光信号中的一个光信号，N和M均为大于或等于1的整数，及，N个第二级对称合解波单元，每个第二级对称合解波单元的输入波导分别接收一组波长不同但透过率相同的光信号，各第二级对称合解波单元的输出波导分别输出一组波长不同但透过相同的光信号；所述第一级非对称合解波单元以及N个第二级对称合解波单元的功能区均采用逆向设计优化，具体为：根据合解波单元各输出波导的实际输出光损耗与目标输出光损耗差值最小为目标建立FOM函数，遍历功能区的每一个亚波长单元，选择使得FOM函数值最大的亚波长单元材料类型，所述合解波单元输出波导实际输出光损耗通过计算输出波导、输入波导对相同波长光信号的透光率之比获得。2.根据权利要求1所述基于逆向设计的非对称合解波芯片，其特征在于，所述第一级非对称合解波单元的M个输出波导中的一个输出波导接有第N+1个第二级对称合解波单元，透过率不同的M个光信号中的至少两个光信号经第一级非对称合解波单元的M个输出波导中的一个输出波导传输至第N+1个第二级对称合解波单元的输入波导，第N+1个第二级对称合解波单元的输出波导波分输出透过率不同的M个光信号中的至少两个光信号。3.根据权利要求2所述基于逆向设计的非对称合解波芯片，其特征在于，所述第一级非对称合解波单元的N个输出波导中的至少一个输出波导与第三级对称合解波单元的输入波导连接，第一级非对称合解波单元的N个输出波导中一个输出波导输出的一组波长不同但透过率相同的光信号中的部分光信号传输至一个第三级对称合解波单元，所述第三级对称合解波单元波分输出一组波长不同但透过率相同的光信号中的部分光信号。4.根据权利要求2所述基于逆向设计的非对称合解波芯片，其特征在于，根据第一级非对称合解波单元各输出波导的实际输出光损耗与目标输出光损耗差值最小为目标建立FOM函数为：FOM＝FOM(O1)+FOM(O
m+p
)+FOM(O
m+p+q+1
)+FOM(O
m+p+q+2
)+FOM(O
m+p+q+r
)+FOM(O
m+p+q+s+1
)+FOM(O
m+p+q+s+w
)，)，)，
其中，FOM(O1)为第一级非对称合解波单元的第1输出波导O1对波长为λ1、λ2、
…
λ
m
的一组光信号的透过率的评价函数，的评价函数，为第一级非对称合解波单元的输入波导对波长为λ1、λ2、
…
λ
m
的一组光信号的透过率，为第一级非对称合解波单元的第1输出波导O1的目标输出光损耗；FOM(O
m+p
)为第一级非对称合解波单元的第m+p输出波导O
m+p
对波长为λ
m+p
、λ
m+p+1
、
…
λ
m+p+q
的一组光信号的透过率的评价函数，为第一级非对称合解波单元的输入波导对波长为λ
m+p
、λ
m+p+1
、
…
λ
m+p+q
的一组光信号的透过率，为第一级非对称合解波单元的第m+p输出波导O
m+p
的目标输出光损耗；FOM(O
m+p+q+1
)为第一级非对称合解波单元的第m+p+q+1输出波导O
m+p+q+1
对波长为λ
m+p+q+1
的光信号的透过率的评
价函数，为第一级非对称合解波单元的输入波导对波长为λ
m+p+q+1
的光信号的透过率，为第一级非对称合解波单元的第m+p+q+1输出波导O
m+p+q+1
的目标输出光损耗；FOM(O
m+p+q+2
)为第一级非对称合解波单元的第m+p+q+2输出波导O
m+p+q+2
对波长为λ
m+p+q+...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋卫锋，孙小菡，桂桑，迟荣华，王雷，李现勤，
申请(专利权)人：无锡市德科立光电子技术股份有限公司东南大学，
类型：发明
国别省市：