CN104834059B - 一种光传输过程中的模式转换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种光传输过程中的模式转换方法，该方法应用于硅基复用器件，该方法包括：将基模注入输入波导，采用耦合器将输入波导输出的光束切分为等功率的n份，采用相移器将耦合器至少一个输出端输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π，通过连接波导将相移器和耦合器输出的光束输入输出波导，获得输出波导输出的n‑1阶模光束。由于在本发明实施例中采用基于耦合器和相移器的硅基复用器件，根据获取的高阶模光束的模式数n‑1，采用对应的耦合器将光束等分为n份，从而可以实现模式数的灵活扩展。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光传输过程中的模式转换方法及装置。
背景技术
随着社会信息化程度的不断提高，对于信息传输带宽的需求一直在以惊人的速度增长，现有的光纤传输资源正在被快速消耗。尤其是过去的几年，由于新兴互联网应用，如视频点播、流媒体内容、社交网络和云计算，骨干网的流量持续大幅增加。根据思科的预测，从2012到2017年，全球IP流量将会以平均增加率为23％的速度增长，并且数据总流量每月将超过100艾字节。预测表明，2025年，将会出现光纤的容量危机。带宽的需求已经成为光通信未来发展的首要研究问题。因此，为了提供更大的信息容量，人们迫切需要寻找新的解决方案，以找到从根本上解决带宽需求矛盾的新的复用方式。
由于目前从时间、频率、偏振、多进制调制、多光纤维度的利用等来看，带宽利用均已接近极限。因此，干线的传输容量已接近极限，提高将十分困难。只有采用新的空间复用技术才有可能进一步提高光纤的传输能力。模分复用有可能再一次极大地提高光纤通信的信息容量和频率效率，有望解决当前带宽供需的矛盾。模式激励和模式转换作为模分复用光纤通信系统的最基本组成部分，是实现模分复用必须首先解决的基本问题，也是当前实现模分复用的一个难点技术。
现有的模式激励和模式转换方法主要在模式空间分离的基础上用外光路实现。据已有的资料分析可得出当前的模分复用光纤通信系统中的模式控制方案存在以下几种：空间光路型、点阵耦合型(Spot-Based)、基于波导的模式控制方案。
其中，空间光路型主要包括：基于自由空间光路的相位屏(Phase Plate)和空间光调制器(SLM)，此类方案具有实现容易、可重构性强、灵活性强等优点。但是由于需要调整相位屏和空间光调制器，因此存在着结构复杂、集成性差、插入损耗大以及输出光束质量不理想等缺点，不适合做高度集成的高速光通信系统。
点阵耦合型主要是指“光子灯笼”，这种方案具有体积适中、插入损耗小、无源以及与少模光纤耦合性较好的优点。但由于这类方案是通过对光纤拉锥，设计芯的位置，设计尺寸，实现模式复用的目的，不可避免地存在着灵活性差、不可重构以及制作难度高等缺点。另外点阵耦合型还有长周期光纤光栅、平面光波导、光纤型耦合器等模式复用器件。但是长周期光纤光栅存在周期较长、平面光波导的有效折射率差小、光纤型耦合器存在着体积大，制造容差较小等缺点，且不易与其他器件集成。
而硅基复用器件以其灵活性好、插入损耗低、空间体积小和易于大规模集成而备受瞩目。但是目前的硅基复用器件的各个方案均达不到较高阶的模式，模式可扩展性差。另外，采用硅基复用器件实现模式转换时，普遍制造容差较差、带宽较小，给实际应用带来了不同程度的困难。
发明内容
本发明实施例公开了一种光传输过程中的模式转换方法及装置，用以提供可扩展性强的硅基复用器件或InP基复用器件。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种光传输过程中的模式转换方法，应用于硅基复用器件或InP基复用器件，所述方法包括：
将基模光束注入输入波导；
采用耦合器将输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数；
通过相移器将耦合器至少一个输出端口输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π；
通过至少两个连接波导将相移器的输出端口和耦合器未连接相移器的输出端口输出的光束输入输出波导，获得输出波导输出的n-1阶模光束。
进一步地，所述输出波导的输入端的宽度根据所述连接波导的数量、每个连接波导的宽度，及设置的连接波导之间的间隙确定。
进一步地，所述间隙不大于200nm。
进一步地，所述方法还包括：
在所述输出波导的输出端连接锥形波导，其中所述锥形波导的输入端的宽度根据所述输出波导的输出端的宽度确定，所述锥形波导的输出端的宽度根据所述n-1阶模光束被使用时的宽度确定。
进一步地，所述耦合器包括：多模干涉耦合器、Y分支结构或定向耦合器。
本发明实施例公开了一种光传输过程中的模式转换装置，其特征在于，所述装置包括：
输入波导，用于接收输入的基模光束；
耦合器，连接在所述输入波导的输出端，用于将所述输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数；
相移器，与所述耦合器的至少一个输出端口连接，对所述至少一个输出端口输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π；
至少两个连接波导，用于将相移器的输出端口和未连接相移器的耦合器输出端口输出的光束输入输出波导；
输出波导，用于输出n-1阶模光束。
进一步地，所述装置还包括：
锥形波导，连接在所述输出波导的输出端，用于调节所述n-1阶模光束的输出宽度，其输入端的宽度根据所述输出波导输出端的宽度确定，其输出端的宽度根据所述n-1阶模光束被使用时的宽度确定。
进一步地，所述输出波导的输入端的宽度根据所述连接波导的数量、每个连接波导的宽度，及设置的连接波导之间的间隙确定。
进一步地，所述间隙不大于200nm。
进一步地，所述耦合器包括：多模干涉耦合器、Y分支结构或定向耦合器。
本发明实施例公开了一种光传输过程中的模式转换方法，该方法应用于硅基复用器件或InP基复用器件，该方法包括：将基模注入输入波导，采用耦合器将输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数，采用相移器将耦合器至少一个输出端输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π，通过至少两个连接波导将将相移器和耦合器输出的光束输入输出波导，获得输出波导输出的n-1阶模光束。由于在本发明实施例中采用基于耦合器和相移器的硅基复用器件或InP基复用器件，根据获取的高阶模光束的模式数n-1，采用对应的耦合器将光束等分为n份，从而可以实现模式数的灵活扩展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光传输过程中的模式转换过程；
图2为本发明实施例提供的耦合器输出端口的位置示意图；
图3为本发明实施例提供的一种光传输过程中的模式转换装置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一阶模光束的模式转换装置的一种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的基于图4所示结构中光束的电场图；
图6为本发明实施例提供的二阶模光束的模式转换装置的一种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的图6所示结构中光束的电场图；
图8为本发明实施例提供的二阶模光束的模式转换装置的另一种结构示意图；
图9为本发明实施例提供的图6所示结构中光束的电场图；
图10为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的带宽仿真特性图；
图11为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的耦合器制造容差仿真特性图；
图12为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的耦合器制造容差仿真特性图；
图13为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的相移器制造容差仿真特性图；
图14为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的相移器制造容差仿真特性图。
具体实施方式
为了提供扩展性强的硅基或InP基复用器件，本发明实施例提供了一种光传输过程中的模式转换方法及装置。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的光传输过程中的模式转换方法，应用在硅基复用器件中或InP基复用器件中。
图1为本发明实施例提供的一种光传输过程中的模式转换过程，该过程包括以下步骤：
S101：将基模光束注入输入波导。
S102：采用耦合器将输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数。
耦合器切分后得到功率相等的n个光束，其中，n为不小于2的整数，每个光束的相位可以相同，也可以不同。
具体的，该耦合器可以为多模干涉耦合器(MMI)、Y分支结构和定向耦合器中的任何一种。根据所需的高阶模的模式数选择相应的耦合器，以选择的耦合器为MMI耦合器为例，如果获取的高阶模的模式数为2，则可以选择1×3MMI，如果模式数为3，则可以选择1×4MMI。
S103：通过相移器将耦合器至少一个输出端口输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π。
所述相移器包括：蝶形相移器、微环相移器、延时波导实现相移和加热电极。MZ结构的加热电极可达到0-3π的相移，其相移大小可控，尺寸小，但为有源器件；微环相移器尺寸小，快速可调谐，但对波长敏感；延时波导对波长敏感，尺寸大；蝶形相移器不易设计，对波长不敏感，尺寸小。
由于高阶模的电场中相邻两个峰值的相位差总是相差π，利用耦合器的各个输出端口间的相位关系，合理地设置相移器，相移后每两个相邻光束的相位差为π。例如图2所示的耦合器的输出端口的位置示意图，耦合器的三个输出端口按照图2示所示的从左到右的顺序(图中的左右顺序)，分别为A、B、C，对应的分别为第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口，三个输出端口输出三束功率相等，相位相同的基模光束，则可以将相移器连接在耦合器的第二输出端口上，基模光束经过相移器产生π的相移，相移后耦合器的第一输出端口和相移器的输出端口输出的光束的相位差为π，相移器的输出端口输出光束与耦合器的第三输出端口输出的光束的相位差为π。
S104：通过至少两个连接波导将相移器的输出端口和耦合器未连接相移器的输出端口输出的光束输入输出波导，获得输出波导输出的n-1阶模光束。
由于高阶模的光束的电场中相邻两个峰值的相位差总是相差π，因此利用耦合器的各个输出端口间的相位关系，合理地设置相移器，在输出波导的输入端可以得到相位差为π的n个光斑，由于各个光束的相位差为π，因此在输出波导中不会发生耦合。
根据耦合模理论、光束传播法以及傅立叶光学分析法，经研究发现，高阶模的电场中相邻两个峰值的相位差总是相差π，依次可以将相位差为π的基模注入适合宽度的波导中，通过调节输入到输出波导中的光的个数、相位以及波导的宽度，产生所需的任意高阶模光束，从而可以实现硅基复用器件或InP基复用器件的模式数的灵活扩展。另外，基于本发明实施例的硅基复用器件还具有结构简单，尺寸小的特点。
图3为本发明实施例提供的一种光传输过程中的模式转换装置结构示意图，该装置包括：
输入波导31，用于接收输入的基模光束；
耦合器32，连接在所述输入波导的输出端，用于将所述输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数；
至少一个相移器33，与所述耦合器的至少一个输出端口连接，对所述至少一个输出端口输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π；
根据进行相移的光束的数量，可以设置相应的相移器的数量。在图3中为了简便只示出了一个相移器的结构，相信本领域技术人员可以根据本发明实施例的描述，确定存在两个以上的相移器时，其与耦合器及连接波导的连接结构。
至少两个连接波导34，用于将相移器和耦合器未连接相移器的输出端口输出的光束输入输出波导；
在图3中为了简便只示出了两个连接波导的结构，相信本领域技术人员可以根据本发明实施例的描述，确定存在三个以上的连接波导时，其与耦合器、相移器及输出波导的连接结构。
输出波导35，用于输出n-1阶模光束。
所述装置还包括：
锥形波导36，连接在所述输出波导的输出端，用于调节所述n-1阶模光束的输出宽度，其输入端的宽度根据所述输出波导输出端的宽度确定，其输出端的宽度根据所述n-1阶模光束被使用时的宽度确定。
为了保证每个连接波导输出的光能够输入到输出波导中，在本发明实施例中所述输出波导的输入端的宽度根据所述连接波导的数量、每个连接波导的宽度，及设置的连接波导之间的间隙确定。所述间隙不大于200nm。
在硅基上刻蚀上述各个部件属于现有技术，在本发明实施例中对该硅基复合器件或InP基复用器件的制备过程不进行赘述。
下面通过具体实施例，对本发明实施例进行详细说明。
图4为本发明实施例提供的一阶模光束的模式转换装置的一种结构示意图，具体的该装置位于硅基复合器件或InP基复用器件中。基模光束通过输入波导注入，耦合器将注入的基模光束分为两束强度相等、相位相同的基模光束，例如分别通过耦合器的第一输出端口和第二输出端口输出。
在本发明实施例中耦合器可以采用MMI耦合器、Y分支结构等，例如采用中心注入的1×2MMI，即光束从MMI的中心注入。为了达到较好的制造容差，扩大带宽，在本发明实施例中该耦合器可以采用MMI耦合器。
在耦合器的第二输出端口上连接相移器，如图4所示，耦合器的第二输出端口输出的光束经过相移器产生π的相移，因此通过相移器输出的光束与耦合器第一输出端口输出光束之间的相位差为π。为了达到较好的制造容差，扩大带宽，在本发明实施例中该相移器可以采用蝶形相移器。通过两个连接波导分别将相移器的输出端口输出的光束以及耦合器的第一输出端口输出的光束连接到输出波导中。从输出波导的输出端可以获得一阶模光束。
具体的，在本发明实施例中两个连接波导分别实现耦合器的第一输出端口及相移器的输出端口与输出波导的连接，而两个连接波导在图4所示的竖直方向上留有一定的间隙，考虑到目前工艺的制造容差情况，在工艺可以达到的情况下越小越好，在现有工艺条件下该间隙为不大于200nm的数值，常规情况下可以为200nm。
其中该输出波导的宽度根据连接波导的数量，每个连接波导的宽度以及上述间隙值确定，例如上述装置中有2个连接波导，每个连接波导的宽度为0.5微米，间隙为200nm，则输出波导的输入端的宽度为1.2微米，同样的输出波导的输出端的宽度也为1.2微米。
该两个连接波导将耦合器第一输出端口和相移器的输出端口输出的光束连接到输出波导的输入端，在输出波导的输出端可以获得一阶模光束。由于耦合器和相移器输出的光束之间的相位差为π，因此两束光在输出波导中不会发生耦合，而是形成一阶模光束。
在本发明的上述实施例中，该装置还包括锥形波导，该锥形波导的输入端连接输出波导的输出端，锥形波导的输出端输出相应尺寸的一阶模光束。该锥形波导的输出端的宽度根据所需的一阶模光束的尺寸确定，即锥形波导的输出端的宽度根据一阶模光束被使用时的宽度确定。
图5为本发明实施例提供的基于图4所示结构中光束的电场图，以图4中的装置位于硅基复合器件为例进行说明，以图4中光的传输方向为Z轴，垂直于纸面的方向为X轴，获得图5所示以Z轴和X轴表示的电场图，两个轴的单位都是微米，该电场图为光束从输入波导输入端到输出波导输出端的示意。从图5中可以看出，输入到硅基复合器件中的基模光束，在耦合器的作用下被分成两束强度相等的光束，其中一束光经过相移器与另一束光的相位差为π，因此两束光在硅基复合器件中不会发生耦合，而是在输出波导中形成一阶模光束。
图6为本发明实施例提供的二阶模光束的模式转换装置的一种结构示意图，该装置为硅基复合器件或InP基复用器件。基模光束通过输入波导注入，耦合器将注入的基模光束分为三束强度相等、相位相同的基模光束。例如分别通过耦合器的第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口输出，如图6所示的耦合器从上到下(图中所示的上下顺序)的顺序分别为第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口。
在本发明实施例中耦合器可以采用MMI耦合器、Y分支结构等，例如采用中心注入的1×3MMI，即光束从MMI的中心注入。为了达到较好的制造容差，扩大带宽，在本发明实施例中该耦合器可以采用MMI耦合器。
在耦合器的第二输出端口上连接相移器，如图6所示，耦合器的第二输出端口输出的光束经过相移器产生π的相移，因此通过相移器的输出端口输出的光束与耦合器的第一输出端口输出光束之间的相位差为π，并且通过相移器的输出端口输出的光束与耦合器的第三输出端口输出光束之间的相位差也为π。为了达到较好的制造容差，扩大带宽，在本发明实施例中该相移器可以采用蝶形相移器。通过三个连接波导将相移器输出端输出的光束以及耦合器第一输出端口和第三输出端口输出的光束连接到输出波导中。
同样的，与上述实施例相同，在本发明实施例中每两个连接波导在图6所示的竖直方向上留有一定的间隙，考虑到目前工艺的制造容差情况，在工艺可以达到的情况下越小越好，在现有工艺条件下该间隙为不大于200nm的数值，常规情况下可以为200nm。
三个连接波导将耦合器和相移器输出的光束连接到输出波导的输入端，在输出波导的输出端可以获得二阶模光束。由于耦合器的第一输出端口和第三输出端口和相移器输出的光束之间的相位差都为π，因此三束光在输出波导中不会发生耦合，而是形成二阶模光束。
其中本发明实施例中存在3个连接波导，每个连接波导的宽度为0.5微米，连接波导间的间隙为200nm，则输出波导的输入端的宽度为1.9(3*0.5+2*0.2)微米，同样的输出波导的输出端的宽度也为1.9微米。
在本发明的上述实施例中，该装置还包括锥形波导，该锥形波导的输入端的连接输出波导的输出端，锥形波导的输出端输出相应尺寸的二阶模光束。该锥形波导的输出端的宽度根据所需的二阶模光束的尺寸确定，即锥形波导的输出端的宽度根据二阶模光束被使用时的宽度确定。
图7为本发明实施例提供的图6所示结构中光束的电场图，以图6中的装置为硅基复合器件为例进行说明，以图6中光的传输方向为Z轴，垂直于纸面的方向为X轴，获得图7所示以Z轴和X轴表示的电场图，两个轴的单位都是微米，该电场图为光束从输入波导输入端到输出波导输出端的示意。从图7中可以看出，输入到硅基复合器件中的基模光束，在耦合器的作用下被分成三束强度相等的光束，其中中间一束光经过相移器与另外两束光的相位差为π，因此三束光在硅基复合器件中不会发生耦合，而是在输出波导中形成二阶模光束。
图8为本发明实施例提供的二阶模光束的模式转换装置的另一种结构示意图，该装置位于硅基复合器件或InP基复用器件中。基模光束通过输入波导注入，并侧向注入耦合器中，耦合器可以采用MMI耦合器、Y分支结构等，例如采用侧向注入的1×3MMI，即光束从MMI的侧向注入。为了达到较好的制造容差，扩大带宽，在本发明实施例中该耦合器可以采用MMI耦合器。
耦合器将注入的基模光束分成三束强度相等、相位不同的基模光束，其中三束光的相位分别为 如图8所示的耦合器从上到下(图中所示的上下顺序)的顺序分别为第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口，则三个输出端口输出的基模光束的相位分别为 和
在耦合器的第一输出端口上连接相移器，如图8所示，耦合器的第一输出端口输出的光束经过相移器产生的2π/3的相移，相移后该光束的相位为该光束与第二输出端口输出的光束的相位差为π，第二输出端口输出的光束与第三输出端口输出的光束的相位差为π。由于第二输出端口和第三输出端口输出的光束的相位差为π，因此可以在耦合器的第二输出端口和第三输出端口连接连接波导，该两个光束在连接波导中直接合成一阶模光束输入到输出波导中，并将相移器的输出端口输出的光输入到连接波导，通过连接波导输入到输出波导中。由于每两个相邻光束的相位差为π，因此在输出波导中不会发生耦合，从而形成二阶模光束。
同样的，与上述实施例相同，在本发明实施例中两个连接波导在图8所示的竖直方向上留有一定的间隙，考虑到目前工艺的制造容差情况，在工艺可以达到的情况下越小越好，在现有工艺条件下该间隙为不大于200nm的数值，常规情况下可以为200nm。
其中本发明实施例中存在2个连接波导，连接波导的宽度分别为0.5微米和1微米，连接波导间的间隙为200nm，则输出波导的输入端的宽度为1.7(0.5+1+0.2)微米，同样的输出波导的输出端的宽度也为1.7微米。
图9为本发明实施例提供的图8所示结构中光束的电场图，以图8中的装置为硅基复合器件为例进行说明，以图8中光的传输方向为Z轴，垂直于纸面的方向为X轴，获得图9所示以Z轴和X轴表示的电场图，两个轴的单位都是微米，该电场图为光束从输入波导输入端到锥形波导输出端的示意。从图9中可以看出，输入到硅基复合器件中的基模光束，在耦合器的作用下被分成三束强度相等的光束，其中每两个相邻光束的相位差为π，因此三束光在硅基复合器件中不会发生耦合。
由于在本发明实施例中采用基于耦合器和相移器的硅基复用器件或InP基复用器件，根据获取的高阶模光束的模式数n-1，采用对应的耦合器将光束等分为n份，从而可以实现模式数的灵活扩展。另外，本发明实施例中的硅基复用器件或InP基复用器件基于耦合器和相移器结构简单，并且可以采用MMI耦合器和蝶形相移器，因此可以达到比较好的制造容差，差损小。
图10为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的带宽仿真特性图，以图8中的装置为硅基复合器件为例进行说明，图10中横轴为带宽值，单位为微米，纵轴为输出的归一化的功率，输入功率为1。根据图10所示的仿真结果可知，在整个C波段，波长为1530nm-1565nm的范围，二阶模的归一化功率在0.92到0.94，意味着插入损耗从0.27dB到0.36dB，因此本发明实施例提供的模式转换方法的带宽大，差损小，而且从图10所示可以看出，二阶模的质量几乎没有下降。
图11和图12为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的耦合器制造容差仿真特性图，以图8中的装置位于硅基复合器件为例进行说明，图11的横轴为MMI耦合器的宽度值Wmmi，单位为微米，图12的横轴为MMI耦合器的长度值Lmmi，单位为微米，图11和图12的纵轴为输出的归一化的功率，输入功率为1。根据图11和图12可知，在二阶模的质量良好的前提下，对于MMI，宽度上的制造容差可达±50nm,长度上的制造容差可达±250nm，均远超现有工艺的制造容差±15nm，因此本发明实施例提供的模式转换方法的制造容差较好。
图13和图14为本发明实施例提供的基于图8所示结构的模式转换装置的相移器制造容差仿真特性图，以图8中的装置位于硅基复合器件为例进行说明，相移器一般采用等腰梯形结构，图13的横轴为相移器的上底与下底长度的差值的△W一半，单位为纳米，图14的横轴为相移器的高Lps，单位为微米，图13和图14的纵轴为输出的归一化的功率，输入功率为1。根据图13和图14所示，在二阶模的质量有轻微下降的前提下，对于蝶形相移器，宽度上的制造容差△W可达±50nm，长度上的制造容差可达±400nm，均远超现有工艺的制造容差±15nm。
本发明实施例公开了一种光传输过程中的模式转换方法，该方法应用于硅基复用器件或InP基复用器件，该方法包括：将基模注入输入波导，采用耦合器将输入波导输出的光束切分为等功率的n份，采用相移器将耦合器至少一个输出端输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π，通过连接波导将相移器和耦合器输出的光束输入输出波导，输出波导输出n-1阶模光束。由于在本发明实施例中采用基于耦合器和相移器的硅基复用器件或InP基复用器件，通过耦合器将光束等分为n份，可以有效的增加带宽，从而可以实现带宽以及模式数的灵活扩展。
对于系统/装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种光传输过程中的模式转换方法，其特征在于，应用于硅基复用器件或InP基复用器件，所述方法包括：
将基模光束注入输入波导；
采用耦合器将输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数；
通过相移器将耦合器至少一个输出端口输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π；
通过至少两个连接波导将相移器的输出端口和耦合器未连接相移器的输出端口输出的光束输入输出波导，获得输出波导输出的n-1阶模光束。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出波导的输入端的宽度根据所述连接波导的数量、每个连接波导的宽度，及设置的连接波导之间的间隙确定。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述间隙不大于200nm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述输出波导的输出端连接锥形波导，其中所述锥形波导的输入端的宽度根据所述输出波导的输出端的宽度确定，所述锥形波导的输出端的宽度根据所述n-1阶模光束被使用时的宽度确定。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耦合器包括：多模干涉耦合器、Y分支结构耦合器或定向耦合器。
6.一种光传输过程中的模式转换装置，其特征在于，所述装置包括：
输入波导，用于接收输入的基模光束；
耦合器，连接在所述输入波导的输出端，用于将所述输入波导输出的光束切分为等功率的n份，其中，n为不小于2的整数；
相移器，与所述耦合器的至少一个输出端口连接，对所述至少一个输出端口输出的光束进行相移，相移后每两个相邻光束的相位差为π；
至少两个连接波导，用于将相移器的输出端口和未连接相移器的耦合器输出端口输出的光束输入输出波导；
输出波导，用于输出n-1阶模光束。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
锥形波导，连接在所述输出波导的输出端，用于调节所述n-1阶模光束的输出宽度，其输入端的宽度根据所述输出波导输出端的宽度确定，其输出端的宽度根据所述n-1阶模光束被使用时的宽度确定。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述输出波导的输入端的宽度根据所述连接波导的数量、每个连接波导的宽度，及设置的连接波导之间的间隙确定。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述间隙不大于200nm。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述耦合器包括：多模干涉耦合器、Y分支结构耦合器或定向耦合器。
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