一种集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器制造技术

本公开提供了一种集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，包括：输入光波导，与微环滤波单元中的第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器的第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器连接，用于输入待处理的光信号；微环滤波单元，包括第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器、第二级集成光栅辅助反向耦合器的第二微环光滤波器以及第三级反向耦合器，用于对光信号进行滤波；中间光波导单元，包括第一中间光波导、第二中间光波导和第三中间光波导，用于传输微环滤波单元中的光信号；输出光波导，与第三级反向耦合器的直输出周期性波纹波导连接，用于输出处理后的光信号。用于输出处理后的光信号。用于输出处理后的光信号。

【技术实现步骤摘要】
一种集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器


[0001]本公开涉及光纤通信
，更具体地，涉及一种集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器。

技术介绍

[0002]波分复用(Wavelength
‑
Division Multiplexing，简称WDM)技术和掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier，简称EDFA)的出现使光通信得到突破性进展，光纤传输网速率不断提升。光学滤波器使用光学方法和光学元件，在通信
的信号处理方面实现对光信号的滤波功能。与传统的电子技术相比，光学元件具有灵活和大范围的带宽特性，可以直接对高频宽带的微波信号进行滤波。在宽带接入、量子通信、激光雷达和天文系统的高级应用方面，有着重大意义。
[0003]对目标频带的选择能力是应用于微波光子信号处理的光滤波器的重要指标，这就要求光学滤波器具有高滚降速率和较为狭窄的通带带宽，通带带宽在一个自由光谱范围(Free Spectral Range，简称FSR)中所占的比例越小，选择能力越强。基于集成光子学的光滤波器件，方便大规模集成，同时利用成熟的半导体工艺加工平台，可以实现大规模低成本的量产。常见的窄带宽、高滚降速率的光学滤波器常采用布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating，简称FBG)、马赫曾德(Mach
‑
Zehnder，简称MZ)、微环谐振器(Microring Resonator，简称MRR)等结构，但上述方案存在损耗大、体积大、成本高、稳定性差、调节与控制困难等问题，同时，传统的滤波器都会受到有限FSR的限制，这就导致其目标频带的选择能力是有上限的。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提供了集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器。
[0005]本公开实施例的一个方面提供了一种集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，包括：
[0006]输入光波导，与微环滤波单元中的第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器的第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器连接，用于输入待处理的光信号；
[0007]微环滤波单元，包括第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器、第二级集成光栅辅助反向耦合器的第二微环光滤波器以及第三级反向耦合器，用于对上述光信号进行滤波；
[0008]中间光波导单元，包括第一中间光波导、第二中间光波导和第三中间光波导，用于传输微环滤波单元中的光信号；
[0009]其中，上述第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器与上述第二微环光滤波器的第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过上述第一中间光波导相连，上述第一微环光滤波器的第一输出弯曲光栅辅助反向耦合器与上述第二微环光滤波器的第二输出弯曲光栅辅助反向耦合器通过上述第二中间光波导相连，上述第三级反向耦合器的直输入周期性波纹波导与上
述第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过上述第三中间光波导相连；输出光波导，与上述第三级反向耦合器的直输出周期性波纹波导连接，用于输出处理后的光信号。
[0010]根据本公开的实施例，上述第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器和上述第二级集成光栅辅助反向耦合器的第二微环光滤波器，均包括：输入弯曲光栅辅助反向耦合器；输出弯曲光栅辅助反向耦合器；连接弯曲波导，设置于上述输入弯曲光栅辅助反向耦合器和上述输出弯曲光栅辅助反向耦合器中间，以便将输入弯曲光栅辅助反向耦合器和输出弯曲光栅辅助反向耦合器连接为完整的圆形结构。
[0011]根据本公开的实施例，上述输入弯曲光栅辅助反向耦合器和上述输出弯曲光栅辅助反向耦合器，均包括：弯曲总线周期性波纹波导和弯曲微环周期性波纹波导。
[0012]根据本公开的实施例，上述弯曲总线周期性波纹波导和上述弯曲微环周期性波纹波导的波纹形状包括：矩形、正弦曲线形以及梯形；上述弯曲总线周期性波纹波导和上述弯曲微环周期性波纹波导的波导厚度、波纹周期、占空比、周期数以及弯曲半径均相同；上述弯曲微环周期性波纹波导的平均波导宽度和波纹深度均大于上述弯曲总线周期性波纹波导，以便减小上述输入弯曲光栅辅助反向耦合器和上述输出弯曲光栅辅助反向耦合器的正向交叉耦合系数；上述弯曲总线周期性波纹波导的内壁和上述弯曲微环周期性波纹波导的内壁满足相位匹配条件，以便增大波导中正向模式和反向模式之间的耦合系数；上述弯曲总线周期性波纹波导和上述弯曲微环周期性波纹波导中同一根波导的内壁和外壁之间满足相位失配条件，以便抑制波导内的布拉格反射。
[0013]根据本公开的实施例，上述第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器与上述第二微环光滤波器的第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过第一中间光波导相连，包括：上述第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器的上述弯曲总线周期性波纹波导与上述第二微环光滤波器的第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器的上述弯曲总线周期性波纹波导通过第一中间光波导相连；
[0014]上述第一微环光滤波器的第一输出弯曲光栅辅助反向耦合器与上述第二微环光滤波器的第二输出弯曲光栅辅助反向耦合器通过第二中间光波导相连，包括：上述第一微环光滤波器的第一输出弯曲光栅辅助反向耦合器的上述弯曲总线周期性波纹波导与上述第二微环光滤波器的第二输出弯曲光栅辅助反向耦合器的上述弯曲总线周期性波纹波导通过第二中间光波导相连；
[0015]上述第三级反向耦合器的直输入周期性波纹波导与上述第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过第三中间光波导相连，包括：上述第三级反向耦合器的直输入周期性波纹波导与上述第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器的上述弯曲总线周期性波纹波导通过第三中间光波导相连。
[0016]根据本公开的实施例，上述直输入周期性波纹波导和直输出周期性波纹波导的波纹形状包括：矩形、正弦曲线形以及梯形；上述直输入周期性波纹波导和直输出周期性波纹波导的波导厚度、波纹周期、占空比以及周期数均相同；上述直输入周期性波纹波导的平均波导宽度和波纹深度均小于直输出周期性波纹波导，用来减小反向耦合器的正向交叉耦合系数；上述直输入周期性波纹波导和直输出周期性波纹波导组成的反向耦合器中的两根波导内壁之间满足相位匹配条件，用来增大波导中正向模式和反向模式之间的耦合系数；上述直输入周期性波纹波导和直输出周期性波纹波导组成的反向耦合器中的同一根波导内
壁和外壁之间满足相位失配条件，用来抑制波导内的布拉格反射。
[0017]根据本公开的实施例，上述第三级反向耦合器的直输出周期性波纹波导的平均波导宽度与上述第一微环光滤波器和上述第二微环光滤波器的弯曲微环周期性波纹波导的平均波导宽度相同；上述第三级反向耦合器的直输入周期性波纹波导的平均波导宽度与上述第一微环光滤波器和上述第二微环光滤波器的弯曲总线周期性波纹波导的平均波导宽度相同；上述第三级反向耦合器与上述第一微环光滤波器和上述第二微环光滤波器波导厚度、波导间距、波纹周期、占空比、周期数均相同。
[0018]根据本公开的实施例，上述第二中间光波导和上述第一中间光波导的长度差为微环周长的整数倍。
[0019]根据本公开的实施例，所述微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，包括：输入光波导，与微环滤波单元中的第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器的第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器连接，用于输入待处理的光信号；微环滤波单元，包括第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器、第二级集成光栅辅助反向耦合器的第二微环光滤波器以及第三级反向耦合器，用于对所述光信号进行滤波；中间光波导单元，包括第一中间光波导、第二中间光波导和第三中间光波导，用于传输微环滤波单元中的光信号；其中，所述第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器与所述第二微环光滤波器的第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过所述第一中间光波导相连，所述第一微环光滤波器的第一输出弯曲光栅辅助反向耦合器与所述第二微环光滤波器的第二输出弯曲光栅辅助反向耦合器通过所述第二中间光波导相连，所述第三级反向耦合器的直输入周期性波纹波导与所述第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过所述第三中间光波导相连；输出光波导，与所述第三级反向耦合器的直输出周期性波纹波导连接，用于输出处理后的光信号。2.根据权利要求1所述的集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，其中，所述第一级集成光栅辅助反向耦合器的第一微环光滤波器和所述第二级集成光栅辅助反向耦合器的第二微环光滤波器，均包括：输入弯曲光栅辅助反向耦合器；输出弯曲光栅辅助反向耦合器；连接弯曲波导，设置于所述输入弯曲光栅辅助反向耦合器和所述输出弯曲光栅辅助反向耦合器中间，以便将输入弯曲光栅辅助反向耦合器和输出弯曲光栅辅助反向耦合器连接为完整的圆形结构。3.根据权利要求2所述的集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，其中，所述输入弯曲光栅辅助反向耦合器和所述输出弯曲光栅辅助反向耦合器，均包括：弯曲总线周期性波纹波导和弯曲微环周期性波纹波导。4.根据权利要求3所述的集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，其中，所述弯曲总线周期性波纹波导和所述弯曲微环周期性波纹波导的波纹形状包括：矩形、正弦曲线形以及梯形；所述弯曲总线周期性波纹波导和所述弯曲微环周期性波纹波导的波导厚度、波纹周期、占空比、周期数以及弯曲半径均相同；所述弯曲微环周期性波纹波导的平均波导宽度和波纹深度均大于所述弯曲总线周期性波纹波导，以便减小所述输入弯曲光栅辅助反向耦合器和所述输出弯曲光栅辅助反向耦合器的正向交叉耦合系数；所述弯曲总线周期性波纹波导的内壁和所述弯曲微环周期性波纹波导的内壁满足相位匹配条件，以便增大波导中正向模式和反向模式之间的耦合系数；所述弯曲总线周期性波纹波导和所述弯曲微环周期性波纹波导中同一根波导的内壁和外壁之间满足相位失配条件，以便抑制波导内的布拉格反射。5.根据权利要求3所述的集成光栅辅助反向耦合器的光滤波器，其中，所述第一输入弯
曲光栅辅助反向耦合器与所述第二微环光滤波器的第二输入弯曲光栅辅助反向耦合器通过所述第一中间光波导相连，包括：所述第一输入弯曲光栅辅助反向耦合器的所述弯曲总线周期性波纹波导与所述第二微环光滤波器的第二输入弯曲光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维卓，付鑫，杨林，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：