光90度混合器制造技术

一种光90度混合器包括两个分离器、两个组合器以及连接分离器的输出端口和组合器的输入端口的四个臂波导。分离器、臂波导以及组合器中的每一个是光波导的一部分。光波导被配置成使得由于波长变化而在分离器中产生的相位误差被由于波长变化而在臂波导中产生的相位误差抑制。光波导还被配置成使得由于结构参数与特定值(例如，设计值)的偏差而在分离器中产生的相位误差被由于该偏差而在臂波导中产生的相位误差抑制。的相位误差抑制。的相位误差抑制。

【技术实现步骤摘要】
光90度混合器


[0001]本文所讨论的实施方式涉及光90度混合器。

技术介绍

[0002]光90度混合器是这样的光装置，其从信号光和具有与信号光的波长大致相同的波长的参考光产生相位间隔为90
°
的四个干涉光(即，通过光的干涉而产生的光)(例如，参见日本特开2020
‑
177109号公报、美国专利No.10731383、日本特开2011
‑
18002号公报、国际公开小册子No.WO 2011/010469、以及日本特开2021
‑
148965号公报)。光90度混合器例如在数字相干光通信中的接收器中使用，该数字相干光通信使得能够实现高速和大容量通信。从光90度混合器输出的干涉光被平衡光检测器转换成两个电信号，这两个电信号的相位彼此相差约90
°
。从这些电信号中解调出两个正交传输信号。
[0003]光90度混合器将信号光和参考光中的每一者分离(split)成两个，并且将单独的相位赋予分离后的参考光(或信号光)。此后，将分离后的参考光中的一个和分离后的信号光中的一个进行组合，并且还将分离后的参考光中的另一个和分离后的信号光中的另一个进行组合，从而产生具有约90
°
的相位间隔的四个干涉光。
[0004]干涉光的相位差相对于90
°
的偏差降级了从干涉光获得的两个电信号的正交性，结果，解调后的信号的波形劣化。因此，希望干涉光的相位差相对于90
°
的偏差最小。下文中，将干涉光的相位差相对于90
°
的偏差称为相位误差。
[0005]现在，当信号光的波长与参考光的波长一起改变时，干涉光的相位误差也发生改变。因此，已经提出了即使信号光的波长与参考光的波长一起改变也将干涉光的相位误差维持在约0
°
的技术(例如，参见日本特开2011
‑
18002号公报、国际公开小册子No.WO 2011/010469、以及日本特开2021
‑
148965号公报)。该技术在波长复用通信(特别是在使用诸如C波段的宽波长范围的波长复用通信)中是重要的。
[0006]当被包括在光90度混合器中的光波导的宽度等偏离设计值时，干涉光的相位误差也发生改变。偏离设计值(即，制造误差)的增加导致更大的相位误差。因此，已经提出了即使制造误差很大也将干涉光的相位误差维持在约0
°
的技术(例如，参见日本特开2021
‑
148965号公报)。
[0007]现在，例如，许多光90度混合器通过多模干涉波导等来分离(或组合)信号光和参考光(例如，参见Lucas.B.Sodano和Erik C.M.Pennings的“Optical Multi
‑
Mode Interference Devices Based on Self
‑
Imaging(基于自成像的光多模干涉装置)”，光波技术杂志，1995年4月，第13卷第4期，615
‑
627页)。正提出除了多模干涉波导之外的其它各种类型的元件作为用于分离(或组合)光的光元件(例如，参见Weijie Chang等人的“Inverse design and demonstration of an ultracompact broadband dual
‑
mode 3dB power splitter(超紧凑型宽带双模3dB功率分配器的逆向设计与演示)”，光学快讯，2018年，第26卷第18期，24135
‑
24144页)。

技术实现思路

[0008]然而，现有技术的问题在于：即使可以抑制因波长改变(即，波长的变化)而造成的相位误差的增加，当制造误差增加时相位误差也会增加。因此，本专利技术的一个方面的目的是解决该问题。
[0009]根据实施方式的方面，提供了一种光90度混合器，该光90度混合器包括：第一分离器(splitter)，其具有第一输出端口和与第一输出端口不同的第二输出端口；第二分离器，其不同于所述第一分离器，并且具有第三输出端口和与第三输出端口不同的第四输出端口；第一组合器，其具有第一输入端口和与第一输入端口不同的第二输入端口；第二组合器，其不同于所述第一组合器，并且具有第三输入端口和与第三输入端口不同的第四输入端口；第一臂波导，其连接第一输出端口和第三输入端口；第二臂波导，其连接第二输出端口和第二输入端口；第三臂波导，其连接第三输出端口和第一输入端口；以及第四臂波导，其连接第四输出端口和第四输入端口，其中，第一分离器将第一光分成第一分离光和第二分离光，从第一输出端口输出第一分离光，并且从第二输出端口输出第二分离光，第二分离器将第二光分成第三分离光和第四分离光，从第三输出端口输出第三分离光，并且从第四输出端口输出第四分离光，第一组合器将经由第二臂波导进入其的第二分离光和经由第三臂波导进入其的第三分离光组合，以产生第一干涉光和在相位上与第一干涉光相反的第二干涉光，第二组合器将经由第四臂波导进入其的第四分离光和经由第一臂波导进入其的第一分离光组合，以产生第三干涉光和在相位上与第三干涉光相反的第四干涉光，第一分离器和第二分离器、第一臂波导至第四臂波导、以及第一组合器和第二组合器中的每一个是光波导的一部分，光波导具有芯体和围绕芯体的覆层，并且光波导被配置为在λ为特定波长并且X为零的情况下满足以下表达式(1)至(7)，X是参数与第一值的偏差，参数基于芯体的横截面的尺寸或者横截面的形状，
[0010][数学式1][0011][0012][数学式2][0013][0014][数学式3][0015][0016][数学式4][0017][0018][数学式5][0019][0020][数学式6][0021][0022][数学式7][0023]Φ+(∈1+∈2)＝k
×
π/2+2mπ
…
(7)
[0024][数学式8][0025]Φ＝(Φ1
‑
Φ4)
‑
(Φ2
‑
Φ3)
…
(8)
[0026]其中，λ是第一光和第二光的波长，横截面是与穿过芯体传播的光的行进方向垂直的横截面，ε1是通过从第一分离光的电场的第一相位减去第二分离光的电场的第二相位而获得的差，第一相位是在第一输出端口处的相位，第二相位是在第二输出端口处的相位，ε2是通过从第三分离光的电场的第三相位减去第四分离光的电场的第四相位而获得的差，第三相位是在第三输出端口处的相位，第四相位是在第四输出端口处的相位，Φ是由表达式(8)赋予的相位，Φ1是由第一臂波导赋予第一分离光的相位，Φ2是由第二臂波导赋予第二分离光的相位，Φ3是由第三臂波导赋予第三分离光的相位，Φ4是由第四臂波导赋予第四分离光的相位，m是整数，k为+1或
‑
1，并且相位的单位是弧度。
附图说明
[0027]图1是用于描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光90度混合器，所述光90度混合器包括：第一分离器，所述第一分离器具有第一输出端口和与所述第一输出端口不同的第二输出端口；第二分离器，所述第二分离器不同于所述第一分离器，并且具有第三输出端口和与所述第三输出端口不同的第四输出端口；第一组合器，所述第一组合器具有第一输入端口和与所述第一输入端口不同的第二输入端口；第二组合器，所述第二组合器不同于所述第一组合器，并且具有第三输入端口和与所述第三输入端口不同的第四输入端口；第一臂波导，所述第一臂波导连接所述第一输出端口和所述第三输入端口；第二臂波导，所述第二臂波导连接所述第二输出端口和所述第二输入端口；第三臂波导，所述第三臂波导连接所述第三输出端口和所述第一输入端口；以及第四臂波导，所述第四臂波导连接所述第四输出端口和所述第四输入端口，其中，所述第一分离器将第一光分成第一分离光和第二分离光，从所述第一输出端口输出所述第一分离光，并且从所述第二输出端口输出所述第二分离光，所述第二分离器将第二光分成第三分离光和第四分离光，从所述第三输出端口输出所述第三分离光，并且从所述第四输出端口输出所述第四分离光，所述第一组合器将经由所述第二臂波导进入所述第一组合器的所述第二分离光和经由所述第三臂波导进入所述第一组合器的所述第三分离光组合，以产生第一干涉光和在相位上与所述第一干涉光相反的第二干涉光，所述第二组合器将经由所述第四臂波导进入所述第二组合器的所述第四分离光和经由所述第一臂波导进入所述第二组合器的所述第一分离光组合，以产生第三干涉光和在相位上与所述第三干涉光相反的第四干涉光，所述第一分离器和所述第二分离器、所述第一臂波导至所述第四臂波导、以及所述第一组合器和所述第二组合器中的每一个是光波导的一部分，所述光波导具有芯体和围绕所述芯体的覆层，并且所述光波导在λ为特定波长并且X为零的情况下满足以下表达式(1)至(7)，所述X是基于所述芯体的横截面的尺寸或者所述横截面的形状的参数与第一值的偏差，[数学式1][数学式2][数学式3][数学式4]
[数学式5][数学式6][数...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈徹，
申请(专利权)人：富士通光器件株式会社，
类型：发明
国别省市：