CN108169849B - 多通道星形光交叉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道星形光交叉，涉及光交叉领域。该多通道星形光交叉有n*n个通道，n≥3，且n为正整数，每一个通道包括顺次相连的入射端梯形波导、直波导、出射端梯形波导，入射端梯形波导用于扩束或者产生多模干涉，出射端梯形波导用于缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式；对于每一个通道，光束经由入射端梯形波导扩束或者产生多模干涉后，进入直波导，再经由出射端梯形波导缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式出射。本发明能实现多通道星形光交叉的高效率传输，插损低，工艺复杂度低，成品率高，尺寸不大。
Description
技术领域
本发明涉及光交叉领域，具体是涉及一种多通道星形光交叉。
背景技术
光交叉是光通信中的一个重要器件，目前的光交叉基本为2×2端口的光交叉，这种结构目前存在的问题是：端口数少，对于光开关和大规模集成光路等复杂系统，大量光路交叉不可避免，如果采用这种2×2的光交叉，势必要大量使用，这必将引起较大的光插损，也需要较大的面积来绕行光路。目前有一种多端口的星形光交叉，虽然面积较小，但是由于结构中存在较小尺寸，需要较高的制作精度，而且随着端口数量的增加，插损也逐渐增加。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有星形光交叉需要较高加工精度、插损较大的问题，提供一种多通道星形光交叉，传输效率高，插损低，工艺复杂度低，成品率高，尺寸不大。
本发明提供一种多通道星形光交叉，该多通道星形光交叉有n*n个通道，n≥3，且n为正整数，每一个通道包括顺次相连的入射端梯形波导、直波导、出射端梯形波导，入射端梯形波导用于扩束或者产生多模干涉，出射端梯形波导用于缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式；对于每一个通道，光束经由入射端梯形波导扩束或者产生多模干涉后，进入直波导，再经由出射端梯形波导缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式出射。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导、出射端梯形波导为一段线性梯形波导或多段线性级联梯形波导。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导用于扩束时，光束进入入射端梯形波导前、从入射端梯形波导出射进入直波导后的模式相同；光束经过入射端梯形波导进入直波导后，维持入射模式不变；光束在直波导的光交叉区域直行传播，再经由出射端梯形波导将光束光斑缩小后出射。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导用于扩束时，通过设计线性梯形波导的长度，或者设计多段线性级联梯形波导各段长度、宽度，使光束维持入射模式在直波导的光交叉区域直行传播。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导用于产生多模干涉时，光束入射进入入射端梯形波导，在入射端梯形波导内产生多模干涉，光束在直波导区域仍然是多模干涉状态；光束在直波导的光交叉区域形成聚焦点或者小于直波导宽度的光斑，再进入出射端梯形波导，出射端梯形波导经过多模干涉将光束转换为最初的入射模式出射。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导用于产生多模干涉时，通过设计线性梯形波导的长度、直波导的长度，或者设计多段线性级联梯形波导各段长度、宽度、直波导的长度，使光束在直波导的光交叉区域形成聚焦点或者小于直波导宽度的光斑。
在上述技术方案的基础上，所述星形光交叉各通道直波导之间的夹角相等，或者不相等。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导、直波导、出射端梯形波导为条波导或者脊波导。
在上述技术方案的基础上，所述星形光交叉各通道直波导的交汇夹角处视制作工艺精度进行适当填充，填充时的图形采用三角形、多边形或者扇形。
在上述技术方案的基础上，所述入射端梯形波导和出射端梯形波导的结构相同或者不同。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明中的多通道星形光交叉有n*n个通道，n≥3，且n为正整数，每一个通道包括顺次相连的入射端梯形波导、直波导、出射端梯形波导，入射端梯形波导用于扩束或者产生多模干涉，出射端梯形波导用于缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式；对于每一个通道，光束经由入射端梯形波导扩束或者产生多模干涉后，进入直波导，再经由出射端梯形波导缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式出射。本发明采用梯形波导实现模斑大小的高效率转换后，在直波导中直行传输，或者采用梯形波导结合直波导，使光斑在直波导交叉区域聚焦传输，最后由梯形波导转换为最初入射模式出射，最终实现多通道星形光交叉的高效率传输，插损低，工艺复杂度低，成品率高，尺寸不大。
附图说明
图1是本发明实施例中3×3星形光交叉的俯视图。
图2是本发明实施例中4×4星形光交叉的俯视图。
图3是本发明实施例中5×5星形光交叉的俯视图。
图4是本发明实施例中6×6星形光交叉的俯视图。
附图标记：1-第一梯形波导，2-直波导，3-第二梯形波导，4-直波导的交汇夹角处。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明实施例提供一种多通道星形光交叉，该多通道星形光交叉有n*n个通道，n≥3，且n为正整数，参见图1所示，n＝3时，3×3通道的星形光交叉中的a-a通道、b-b通道或c-c通道都有两个端口，两个端口均可选为入射端口，每一个通道均包括顺次相连的第一梯形波导1、直波导2、第二梯形波导3，第一梯形波导1、第二梯形波导3都可以用作入射端梯形波导，也都可以用作出射端梯形波导；入射端梯形波导用于扩束或者产生多模干涉，出射端梯形波导用于缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式；对于每一个通道，光束经由入射端梯形波导扩束或者产生多模干涉后，进入直波导2，再经由出射端梯形波导缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式出射。
入射端梯形波导、出射端梯形波导为一段线性梯形波导或多段线性级联梯形波导。
入射端梯形波导用于扩束时，光束进入入射端梯形波导前、从入射端梯形波导出射进入直波导2后的模式相同；光束经过入射端梯形波导进入直波导2后，维持入射模式不变；光束在直波导2的光交叉区域直行传播，再经由出射端梯形波导将光束光斑缩小后出射。在直波导光交叉区域绝大部分光直行传播，耦合进其他通道直波导的光很少。
入射端梯形波导用于扩束时，通过设计线性梯形波导的长度，或者设计多段线性级联梯形波导各段长度、宽度，使光束维持入射模式在直波导的光交叉区域直行传播。
入射端梯形波导用于产生多模干涉时，光束入射进入入射端梯形波导，在入射端梯形波导内产生多模干涉，光束在直波导2区域仍然是多模干涉状态；光束在直波导2的光交叉区域形成聚焦点或者小于直波导2宽度的光斑，再进入出射端梯形波导，出射端梯形波导经过多模干涉将光束转换为最初的入射模式出射。
入射端梯形波导用于产生多模干涉时，通过设计线性梯形波导的长度及直波导2的长度，或者设计多段线性级联梯形波导各段长度、宽度及直波导2的长度，使光束在直波导的光交叉区域形成聚焦点或者小于直波导宽度的光斑。
星形光交叉各通道直波导2之间的夹角相等，或者不相等，参见图1中的θ1、θ2和θ3。
入射端梯形波导、直波导2、出射端梯形波导为条波导或者脊波导。
星形光交叉各通道直波导2的交汇夹角处4视制作工艺精度进行适当填充，填充时的图形采用三角形、多边形或者扇形。如果制作工艺精度很高，可不进行填充。
入射端梯形波导和出射端梯形波导的结构相同或者不同。
参见图2、3、4所示，本发明实施例还可以提供4×4通道、5×5通道和6×6通道的星形光交叉。
本发明实施例采用梯形波导实现模斑大小的高效率转换后，在直波导中传输，或者采用梯形波导结合直波导，使光斑在直波导交叉区域聚焦传输，最后由梯形波导转换为最初入射模式出射，最终实现多通道光交叉的高效率传输，插损低，工艺复杂度低，成品率高，尺寸不大。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种多通道星形光交叉，其特征在于：该多通道星形光交叉有n*n个通道，n≥3，且n为正整数，每一个通道包括顺次相连的入射端梯形波导、直波导、出射端梯形波导，入射端梯形波导用于扩束或者产生多模干涉，出射端梯形波导用于缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式；对于每一个通道，光束经由入射端梯形波导扩束或者产生多模干涉后，进入直波导，再经由出射端梯形波导缩束或经过多模干涉将光束恢复成最开始入射的模式出射；
所述入射端梯形波导用于扩束时，光束进入入射端梯形波导前、从入射端梯形波导出射进入直波导后的模式相同；光束经过入射端梯形波导进入直波导后，维持入射模式不变；
所述入射端梯形波导用于产生多模干涉时，光束入射进入入射端梯形波导，在入射端梯形波导内产生多模干涉，光束在直波导区域仍然是多模干涉状态。
2.如权利要求1所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导、出射端梯形波导为一段线性梯形波导或多段线性级联梯形波导。
3.如权利要求2所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导用于扩束时，光束在直波导的光交叉区域直行传播，再经由出射端梯形波导将光束光斑缩小后出射。
4.如权利要求3所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导用于扩束时，通过设计线性梯形波导的长度，或者设计多段线性级联梯形波导各段长度、宽度，使光束维持入射模式在直波导的光交叉区域直行传播。
5.如权利要求2所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导用于产生多模干涉时，光束在直波导的光交叉区域形成聚焦点或者小于直波导宽度的光斑，再进入出射端梯形波导，出射端梯形波导经过多模干涉将光束转换为最初的入射模式出射。
6.如权利要求5所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导用于产生多模干涉时，通过设计线性梯形波导的长度、直波导的长度，或者设计多段线性级联梯形波导各段长度、宽度、直波导的长度，使光束在直波导的光交叉区域形成聚焦点或者小于直波导宽度的光斑。
7.如权利要求1所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述星形光交叉各通道直波导之间的夹角相等，或者不相等。
8.如权利要求1所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导、直波导、出射端梯形波导为条波导或者脊波导。
9.如权利要求1所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述星形光交叉各通道直波导的交汇夹角处视制作工艺精度进行适当填充，填充时的图形采用三角形、多边形或者扇形。
10.如权利要求1所述的多通道星形光交叉，其特征在于：所述入射端梯形波导和出射端梯形波导的结构相同或者不同。
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