一种WDM器件、WDM-MDM混合器件及其光通信方法技术

本申请提供了一种WDM器件、WDM

【技术实现步骤摘要】
一种WDM器件、WDM
‑
MDM混合器件及其光通信方法


[0001]本申请涉及光通信
，尤其涉及一种WDM器件、WDM
‑
MDM混合器件及其光通信方法。

技术介绍

[0002]随着5G、云计算、AR(Augmented Reality，增强现实)/VR(Virtual Reality，虚拟现实)及AIoT(Artificial Intelligence&Internet of Things，人工智能和物联网)等技术的快速发展，人们对于通信容量的需求也随之攀升。为了满足日益提升的带宽(即数据传输)需求，研究人员发展了TDM(Time DivisionMultiplexing，时分复用)、WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)、PDM(Polarization Division Multiplexing，偏振复用)等技术。
[0003]WDM器件是一种将许多载有信息但波长不同的光信号合成一束以沿着单根光纤传输的器件，在传输到信号的接收端之后，其再用某种方法将各个不同波长的光信号分开；可见，这种器件可以同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都由某种特定波长的光来传送，而每种特定波长的光都是一个波长信道。现有的WDM器件包括多种不同的类型，比如：AWG(Arrayed WaveguideGrating，阵列波导光栅)，其设计灵活，信号通道数量多，损耗和串扰低，这些优点使其成为最常用的WDM器件之一；微环谐振器，其在复用/解复用信道较少时面积很小，但对加工要求较高，且在用于多波长信道复用时需要多个单元级联；刻蚀衍射光栅，其结构紧凑但对光栅反射面的要求较高，使得其对加工的要求较高；级联马赫
‑
曾德干涉仪，其损耗小，具有平坦的传输通带，但随着信道数的增加需要增加级联的单元数。
[0004]现有的AWG由输入波导、两个自由传播区、阵列波导和输出波导组成，从解复用角度来看，光从其中一条输入波导输入，在第一个自由传播区发散到阵列波导的输入孔径中，经过相邻长度差为ΔL的阵列波导后产生相位差，之后再通过第二个自由传播区的罗兰圆结构将不同波长的光聚焦到不同的位置以从不同的输出波导输出，从而实现了波长解复用的功能；同理，波长复用的过程即为上述解复用的逆过程。此外，在AWG中选择的材料主要包括绝缘体上硅、磷化铟、二氧化硅和聚合物等。
[0005]但是，根据香农定理，单根单模光纤的传输容量即将达到理论极限，为了突破单根单模光纤传输容量的物理限制，研究人员开始对SDM(Space Division Multiplexing，空分复用)技术进行研究，这项技术有望推动下一代光纤通信系统的技术变革。MDM(Module division multiplexing，模分复用)技术作为SDM技术的一种常见表现形式，其利用各个模式之间的正交性，将光信息加载在各个正交的模式上成为多个并行的独立信道，从而在空间维度上提升了光纤通信系统的通信容量。
[0006]虽然上文所提及的技术都可以在一定程度上提升单根光纤的数据承载能力，但是当这些技术在光纤通信系统中单独使用时对整个系统的数据容量的提升是非常局限的。为了尽可能地提升通信容量，人们往往会将不同技术结合起来，同时在不同的维度上提升光纤通信系统的容量，从而使光纤通信系统带宽有更高倍率的增长。作为上一代光纤通信系
统中主要使用的技术和有望成为未来光纤通信系统容量主要增长点的技术，WDM技术和MDM技术开始被结合在一起以达到更高倍率的通信容量提升。我们将WDM器件与MDM器件结合在一起的器件称为WDM
‑
MDM混合器件。
[0007]相关技术中，WDM
‑
MDM混合器件内的WDM器件通常作为MDM器件的光源使用，即WDM器件输出的光信号会被MDM器件接收并使用，其中，WDM器件主要用于实现将x个波长复用到m个并行的输出端口中，MDM器件主要用于实现根据m个并行的输出端口输出的光信号产生m个模式。但是，单个WDM器件无法实现此过程，即如果想要实现此过程，那么必须使用多个WDM器件，从而导致光纤通信系统的占用空间较大，不利于整个系统的小型化，制造成本、损耗也会相应增大。
[0008]因此，有必要对上述WDM器件的结构进行改进。

技术实现思路

[0009]本申请提供了一种WDM器件、WDM
‑
MDM混合器件及其光通信方法，旨在解决相关技术中WDM
‑
MDM混合器件的占用空间较大的问题。
[0010]为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种WDM器件，包括AWG芯片，AWG芯片具有输入端以及输出端，输入端包括x组输入端口，每组输入端口均包括m条输入波导，输出端包括m条输出波导；其中，各组输入端口的光信号传输波长不同，同组输入端口内的m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p，同组输入端口内任意相邻的两条输入波导之间的通道间隔为p/m，x和m均为大于1的正整数，p为大于0的正整数；xm条输入波导传输的光信号被复用至m条输出波导，m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。
[0011]本申请实施例第二方面提供了一种WDM
‑
MDM混合器件，包括MDM器件和本申请实施例第一方面所述的WDM器件，其中，MDM器件用于接收并根据WDM器件内m条输出波导输出的复用后的光信号产生m个模式。
[0012]本申请实施例第三方面提供了一种光通信方法，应用于本申请实施例第二方面所述的WDM
‑
MDM混合器件，包括：
[0013]分别向xm条输入波导传输光信号；
[0014]将xm条输入波导传输的光信号复用至m条输出波导；
[0015]通过m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。
[0016]从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：
[0017]在AWG芯片的输入端设置x(x≥2)组输入端口，每组输入端口均包括m条输入波导，同时在AWG芯片的输出端设置m(m≥2)条输出波导；其中，各组输入端口的光信号传输波长不同，同组输入端口内的m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p(p＞0)，同组输入端口内任意相邻的两条输入波导之间的通道间隔为p/m。在实际应用中，xm条输入波导传输的光信号被复用至m条输出波导，m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。由此可发现，本申请仅通过一个AWG芯片便实现了m条输出波导的并行输出，即与MDM器件结合后无需设置多个AWG芯片，减小了WDM
‑
MDM混合器件所占用的空间，有利于整个系统的小型化，同时也降低了制造成本和功耗；并且，将WDM器件与MDM器件结合构成WD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种WDM器件，其特征在于，包括AWG芯片，所述AWG芯片具有输入端和输出端，所述输入端包括x组输入端口，每组所述输入端口均包括m条输入波导，所述输出端包括m条输出波导；其中，各组所述输入端口的光信号传输波长不同，同组所述输入端口内的所述m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组所述输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p，同组所述输入端口内任意相邻的两条所述输入波导之间的通道间隔为p/m，x和m均为大于1的正整数，p为大于0的正整数；xm条所述输入波导传输的光信号被复用至m条所述输出波导，m条所述输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使所述MDM器件产生m个模式。2.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，x等于4，m等于2，p等于20nm。3.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，所述AWG芯片的材质为聚合物。4.如权利要求3所述的WDM器件，其特征在于，所述输入波导和所述输出波导的芯层的材质均为SU
‑
8系列紫外光刻胶，所述输入波导和所述输出波导的包层的材质均为NOA61系列紫外固化胶。5.如权利要求4所述的WDM器件，其特征在于，所述芯层与所述包层之间的相对折射率差为2.14％。6.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，还包括xm个光源和xm条输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷霆，魏泽鹏，孔阿茹，方浚丞，胡景波，林楚璇，刘浩宇，钟亚楠，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：