片上集成波分复用器及芯片制造技术

本申请公开了一种片上集成波分复用器及芯片，所述片上集成波分复用器包括第一级复用模块和第二级复用模块，所述第一级复用模块具有多个输入端口和两个输出端口，所述第二级复用模块具有两个输入端口和一个输出端口，所述第一级复用模块的所述两个输出端口分别与所述第二级复用模块对应的输入端口光耦合；其中，第一级复用模块中的每个平顶波分复用结构的带宽覆盖由其两个输入端口分别接收到的入射光的中心波长加上预设的偏移量阈值对应的频带范围。本申请的技术方案能够使第一级复用模块生成的两路第一级合波光信号的平顶波段带宽较宽，从而避免了各种因素导致的中心波长偏移所引起的相邻通道串扰问题，且无需任何反馈调节，提高了工作效率，降低了器件损耗。降低了器件损耗。降低了器件损耗。

【技术实现步骤摘要】
片上集成波分复用器及芯片


[0001]本申请涉及光通信
，具体涉及一种片上集成波分复用器及芯片。

技术介绍

[0002]在高速和大容量的光通信中，波分复用(wavelength Division Multiplexing，WDM)是一项用于提高光通信容量的有效手段，同时结合光子集成芯片，可有效减小器件的尺寸，提高系统的集成度，其关键器件是波分复用器件(MUX)和波分解复用器件(DEMUX)。
[0003]如图1所示，以四通道的波分复用为例，现有的硅光芯片中的基于级联马赫
‑
曾德尔干涉仪(MZI)结构的波分复用器由3个通过并联及级联方式连接的马赫
‑
曾德尔干涉仪10
’
构成，其中，每个马赫
‑
曾德尔干涉仪10
’
包括两个2
×
2的3dB耦合器11
’
和两个连接臂12
’
、一个监视探测器13
’
，其中一个连接臂为可调相移臂(图中以虚线表示)。上述现有的波分复用器在使用时需要结合监视探测器13
’
对级联的各个马赫
‑
曾德尔干涉仪10
’
的可调相移臂进行调节，由此导致调节过程不方便，功耗较大。此外，3dB耦合器11
’
的光学带宽有限，因此，多个级联的马赫
‑
曾德尔干涉仪10
’
的波分复用器的光路中具有多个3dB耦合器11
’
，显著降低了波分复用器的性能。
[0004]理想的波分复用器件应该是纯被动而不需要进行调节的，然而，由于硅基波分复用器中的光波导器件会受到加工工艺引起的宽度、倾角变化、硅片波导厚度的变化以及温度的变化等影响，造成硅基波分复用器件的中心波长的偏移，由此，现有的硅基波分复用器件的中心波长的偏移会引起相邻通道的光信号之间发生串扰。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种片上集成波分复用器及芯片，用以改善相邻通道的光信号之间的串扰问题，并且具有低功耗和光学带宽较大的优点。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种片上集成波分复用器，其包括第一级复用模块和第二级复用模块，所述第一级复用模块具有多个输入端口和两个输出端口，所述第二级复用模块具有两个输入端口和一个输出端口，所述第一级复用模块的所述两个输出端口分别与所述第二级复用模块对应的输入端口光耦合；所述第一级复用模块包括至少两个平顶波分复用结构，每个所述平顶波分复用结构具有两个输入端口和一个输出端口，其中，每个所述平顶波分复用结构的带宽覆盖由其两个输入端口分别接收到的入射光的中心波长加上预设的偏移量阈值对应的频带范围。
[0007]根据本申请的一个实施例，所述第一级复用模块将由所述多个输入端口接收到的具有同一偏振态的入射光进行合波以生成两路第一级合波光信号，并将所述两路第一级合波光信号分别输入至所述第二级复用模块对应的输入端口，所述第二级复用模块将其两个输入端口接收到的所述两路第一级合波光信号进行合波以生成第二级合波光信号，其中，所述第二级合波光信号包含第一组光波分量和第二组光波分量，所述第一组光波分量和第二组光波分量具有不同的偏振态；所述第二级复用模块对第一组光波分量和第二组光波分
量进行偏振合波。。
[0008]根据本申请的一个实施例，当把具有预定波长间隔的λ1、λ2、λ3
……
λn波长分割光信号输入所述第一级复用模块的所述多个输入端口时，其中n≥4，且n为偶数；针对每个所述平顶波分复用结构，从所述平顶波分复用结构的一个输入端口输入奇数信道的入射光信号，从所述平顶波分复用结构的另一个输入端口输入偶数信道的入射光信号。
[0009]根据本申请的一个实施例，所述至少两个平顶波分复用结构由下列结构的任意组合构成：多个级联的马赫
‑
曾德尔干涉结构、阵列波导光栅结构、刻蚀衍射光栅结构、模式复用器和多模布拉格光栅构成的组合结构、反向布拉格光栅定向耦合器结构。
[0010]根据本申请的一个实施例，所述片上集成波分复用器是硅基波分复用器。
[0011]根据本申请的一个实施例，每个所述平顶波分复用结构的两个输入端口接收到的入射光的中心波长之间的差值大于预设的波长差阈值。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述片上集成波分复用器还包括耦合结构，所述耦合结构与所述第二级复用模块的输出端口相连，用于将所述第二级复用模块的输出端口输出的所述第二级合波光信号与外部光纤阵列进行耦合，以将合波完成的光信号进行输出。
[0013]根据本申请的一个实施例，所述第二级复用模块是偏振旋转分束器，所述偏振旋转分束器将接收到的所述两路第一级合波光信号合波成具有相互垂直的偏振态的所述第一组光波分量和所述第二组光波分量。
[0014]根据本申请的一个实施例，所述偏振旋转分束器包括直通波导和交叉波导、分别连接所述直通波导和交叉波导的直通端口和交叉端口，以及连接所述直通波导的模式变换结构；所述直通波导与所述交叉波导组成模式复用结构；所述直通端口和交叉端口均包括条波导转脊波导的楔形结构；所述模式变换结构为双层楔形的模式变换结构。
[0015]根据本申请的一个实施例，所述第二级复用模块是偏振合束器，所述片上集成波分复用器还包括偏振旋转器，所述偏振旋转器的输入端口与所述第一复用模块的一个输出端口光耦合，以接收该输出端口输出的光，所述偏振旋转器的输出端口与所述偏振合束器的一个输入端口光耦合，以向所述偏振合束器输出光，其中，所述偏振合束器用于将接收到的两路具有不同偏振态的光束合波成一路光束，所述偏振旋转器用于改变接收到的光束的偏振态；其中，所述偏振旋转器将接收到的光束的原始偏振态改变成与所述原始偏振态垂直的偏振态。
[0016]根据本申请的一个实施例，所述第二级复用模块是偏振合束器，所述片上集成波分复用器还包括至少一个偏振旋转器，针对每个所述偏振旋转器，其输入端口用于接收一路所述入射光，其输出端口与所述至少两个平顶波分复用结构中的一个的输入端口光耦合，以向该平顶波分复用结构输出光，其中，所述偏振合束器用于将接收到的两路具有不同偏振态的光束合波成一路光束，所述偏振旋转器用于改变接收到的光束的偏振态，并且由所述至少一个偏振旋转器改变偏振态的光仅由所述第一级复用模块的一个输出端口输出；其中，每个所述偏振旋转器将接收到的光束的原始偏振态改变成与所述原始偏振态垂直的偏振态。
[0017]根据本申请的一个实施例，每个所述平顶波分复用结构包括至少两个1dB平顶，其中，每个1dB平顶是光衰减1dB范围内所对应的波长范围，每个1dB平顶所对应的波长范围大于20纳米。
[0018]根据本申请的一个实施例，同一个平顶波分复用结构的相邻的两个1dB平顶的间隔小于5纳米。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述至少两个平顶波分复用结构中，其中一个的平顶波分复用结构中的1dB平顶所对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上集成波分复用器，其特征在于，所述波分复用器包括第一级复用模块和第二级复用模块，所述第一级复用模块具有多个输入端口和两个输出端口，所述第二级复用模块具有两个输入端口和一个输出端口，所述第一级复用模块的所述两个输出端口分别与所述第二级复用模块对应的输入端口光耦合；所述第一级复用模块包括至少两个平顶波分复用结构，每个所述平顶波分复用结构具有两个输入端口和一个输出端口，其中，每个所述平顶波分复用结构的带宽覆盖由其两个输入端口分别接收到的入射光的中心波长加上预设的偏移量阈值对应的频带范围。2.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述第一级复用模块将由所述多个输入端口接收到的具有同一偏振态的入射光进行合波以生成两路第一级合波光信号，并将所述两路第一级合波光信号分别输入至所述第二级复用模块对应的输入端口，所述第二级复用模块将其两个输入端口接收到的所述两路第一级合波光信号进行合波以生成第二级合波光信号，其中，所述第二级合波光信号包含第一组光波分量和第二组光波分量，所述第一组光波分量和第二组光波分量具有不同的偏振态；所述第二级复用模块对第一组光波分量和第二组光波分量进行偏振合波。3.根据权利要求2所述的片上集成波分复用器，其特征在于，当把具有预定波长间隔的λ1、λ2、λ3......λn波长分割光信号输入所述第一级复用模块的所述多个输入端口时，其中n≥4，且n为偶数，所述λ1、λ2、λ3......入n按照波长大小顺序依次排列；从所述至少两个平顶波分复用结构中其中一个的输入端口输入奇数信道的入射光信号，从所述至少两个平顶波分复用结构中的另一个的输入端口输入偶数信道的入射光信号。4.根据权利要求3所述的片上集成波分复用器，其特征在于，每个所述平顶波分复用结构的两个输入端口接收到的入射光的中心波长之间的差值大于预设的波长差阈值。5.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述至少两个平顶波分复用结构由下列结构的任意组合构成：多个级联的马赫
‑
曾德尔干涉结构、阵列波导光栅结构、刻蚀衍射光栅结构、模式复用器和多模布拉格光栅构成的组合结构、反向布拉格光栅定向耦合器结构。6.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述片上集成波分复用器是硅基波分复用器。7.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述波分复用器还包括耦合结构，所述耦合结构与所述第二级复用模块的输出端口相连，用于将所述第二级复用模块的输出端口输出的所述第二级合波光信号与外部光纤阵列进行耦合，以将合波完成的光信号进行输出。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述第二级复用模块是偏振旋转分束器，所述偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭德汾，林天华，李显尧，
申请(专利权)人：苏州湃矽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：