CN110673265B - 一种偏振-波长混合复用器的设计方法 - Google Patents

一种偏振-波长混合复用器的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种偏振‑波长混合复用器的设计方法，包括偏振分束光栅耦合器、两输入波导、Bragg反射器型凹面衍射光栅、自由传输区、两输出波导阵列，其方法是首先利用偏振分束光栅耦合器将入射光分成TE偏振、TM偏振两部分，再根据一维光子晶体理论及光栅闪耀条件确定可将两种偏振光均高效衍射的Bragg光栅结构参数，然后利用凹面衍射光栅角色散关系确定两偏振光对应输入波导相对光栅面法线的入射角关系。本发明与传统凹面衍射光栅波分复用器相比，将偏振分束光栅耦合器输出的两偏振光以不同角度分别入射到衍射光栅，利用Bragg光栅对两种偏振光的高效衍射，实现了在不增加激光器数量的前提下，有效增加输出通道数、提高器件集成度。

Description

一种偏振-波长混合复用器的设计方法
【技术领域】
本发明属于光通信、光探测技术领域，涉及一种偏振-波长混合复用器的设计方法。
【背景技术】
复用器作为光通信、光探测领域的重要器件，广泛应用于光通信扩容、气体探测等。平面光波导型复用器因其集成度高、成本低、性能稳定等优势成为复用器发展的主流方向。平面光波导型复用器主要包括：①以阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)及蚀刻衍射光栅(Etched Diffraction Grating，EDG)为基础的波分复用器(Wavelength-Division-Multiplexer，WDM)；②基于起偏器(Polarizers)、偏振分束器(Polarizing BeamSplitters，PBS)、偏振旋转器(Polarization Rotators，PR)的偏振分复用器(Polarization-Division-Multiplexer，PDM)；③利用导波模式进行复用的模分复用器(Mode-Division-Multiplexer，MDM)；④一些新颖的混合复用器，可同时实现多种复用技术。这些技术利用多波长、双偏振、多模式，使得多通道数据平行传输。尤其是PDM和MDM技术，可在不增加激光器的情况下极大增长链路容量，减小了系统尺寸及成本。
Bragg反射器型凹面衍射光栅作为一种新型EDG，因其尺寸小、衍射效率高、工艺简单得到广泛关注。其利用罗兰圆成像原理，入射光波导位于罗兰圆上，经光栅圆上的一系列光栅齿面反射后，在自由传输区干涉、衍射，并重新聚焦于罗兰圆上，有效提高了器件集成度。Pierre Pottier等人基于1/4波长理论设计了椭圆线型Bragg反射器凹面衍射光栅，并基于此进行了微型光谱仪的设计与加工(Integrated Microspectrometer withElliptical Bragg Mirror Enhanced Diffraction Grating on Silicon on Insulator,ACS Photonics,2014,1(5):430-436)；毛玉政等人利用一维光子晶体能带理论控制Bragg反射器型凹面衍射光栅的衍射带中心波长(Perfect matching of concave diffractiongratingwith continuously circular Bragg mirrorson SOI platform,Journal of theOptical Society of America A,2019,36(4):641-646)。由于两种偏振光对应平板波导有效折射率的差异，上述研究均为针对单一偏振光的波分复用，没有充分利用导波偏振特性进行通道加倍，且实际光通信应用中的入射光信号不是线偏振光，这意味着经上述波分复用器后，线路中的信号会损失近一半光功率。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有技术中光通信应用中的入射光经波分复用器后，线路中的信号会损失进一半光功率的问题，提供一种偏振-波长混合复用器的设计方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种偏振-波长混合复用器的设计方法，所述偏振-波长混合复用器包括偏振分束光栅耦合器(1)，偏振分束光栅耦合器(1)输出的TE偏振光和TM偏振光经耦合器第一输出波导(2-1)和耦合器第二输出波导(2-2)进入第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)，第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)的出射光经自由传输区(4)的传输到达凹面衍射光栅(5)，经过凹面衍射光栅(5)的衍射分光后，分别聚焦于第一输出波导阵列(6-1)和第二输出波导阵列(6-2)；凹面衍射光栅(5)沿光栅圆延伸分布；罗兰圆内切于光栅圆，且罗兰圆的直径等于光栅圆的半径；耦合器第一输出波导(2-1)一端与偏振分束光栅耦合器(1)相连，另一端与第一输入波导(3-1)相切连接；耦合器第二输出波导(2-2)一端与偏振分束光栅耦合器(1)相连，另一端与第二输入波导(3-2)相切连接；第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)的入射端口以及第一输出波导阵列(6-1)和第二输出波导阵列(6-2)的出射端口均在罗兰圆上；自由传输区(4)为第一输入波导(3-1)的入射端口和第二输入波导(3-2)的入射端口到凹面衍射光栅(5)之间的部分；其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
步骤1：采用偏振分束光栅耦合器(1)，将入射光分成TE偏振、TM偏振两部分；
步骤2：根据一维光子晶体理论及光栅闪耀条件，确定在所需波段内能够同时实现对两种偏振光进行高效衍射的凹面衍射光栅(5)的结构参数；
将两种偏振光对应平板波导有效折射率分别代入一维光子晶体理论，在
Figure BDA0002223497440000031
平面上绘制两偏振光对应Bragg反射器能带结构，其中，归一化频率
Figure BDA0002223497440000032
与Bragg周期d间满足
Figure BDA0002223497440000033
λ为入射光波长。提取若干组两偏振光禁带相交区对应Bragg反射器结构参数(d,f)，其中，两偏振光禁带宽度包含所需波段；
根据光栅方程：
m1λ＝nFPR1a(sinα1+sinβ1)
m2λ＝nFPR2a(sinα2+sinβ2)
其中，m1、m2分别为TE、TM两种偏振光的衍射级次；λ为入射光波长；nFPR1、nFPR2分别为TE、TM两种偏振光对应平板波导有效折射率；a为光栅周期，其与Bragg周期d的关系满足a＝d/sinθ；β1、β2分别为入射光波长λ对应TE、TM两种偏振光相对光栅面法线的衍射角；
Figure BDA0002223497440000034
当光栅闪耀时，
Figure BDA0002223497440000035
Figure BDA0002223497440000041
据此，选取上述Bragg反射器结构参数中，两偏振光入射时最接近光栅闪耀且输出均匀性最佳的一组；
步骤3：利用凹面衍射光栅(5)角色散关系及相邻通道波长间隔确定两偏振光对应第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)相对光栅面法线的入射角关系；
为了确保各衍射光束彻底分离，需满足：
Figure BDA0002223497440000042
其中，λ1、λN及λc为分别为光信号中的最小、最大及中心波长；Δλ为相邻通道波长间隔；
Figure BDA0002223497440000043
为TM偏振最小波长对应衍射角；
Figure BDA0002223497440000044
为TE偏振最大波长对应衍射角；
Figure BDA0002223497440000045
为TE偏振中心波长对应角色散，由对光栅方程求导得到：
Figure BDA0002223497440000046
其中，
Figure BDA0002223497440000047
为TE模中心波长对应衍射角；上述各衍射角与入射角的关系由光栅方程确定，由此确定α1、α2间关系；
步骤4：利用TE偏振角色散关系、相邻通道波长间隔及第一输出波导阵列(6-1)各输出波导中心间距确定罗兰圆半径Rrc；
第一输出波导阵列(6-1)各输出波导中心间距Δl满足：
Figure BDA0002223497440000048
代入TE偏振中心波长对应角色散，可得罗兰圆半径：
Figure BDA0002223497440000051
步骤5：两偏振光入射时，各波长对应衍射角β可由光栅方程求得；将两偏振光以α1、α2入射角同时输入到凹面衍射光栅，使各输入输出波导不交叉。
本发明进一步的改进在于：
光栅圆以O1点为圆心、O1C为半径；罗兰圆以O2点为圆心、O1C为直径；两圆的切点C为极点；极点C与罗兰圆上一点O3的连线与O1C间的夹角为闪耀角θ；凹面衍射光栅(5)由两种折射率分别为n1、n2的材料按厚度比f:(1-f)交替分布的圆弧形Bragg反射器在光栅圆上周期排列组成；折射率为n2的材料对应各扇环的中心圆弧分布在以O3点为圆心、相邻半径相差一个Bragg周期d的同心圆上，且该组同心圆中间的圆与光栅圆交于极点C；每个圆与光栅圆的交点及其上相邻同心圆对应交点与O3点间连线的角平分线与该圆的交点为所取圆弧的起点；在每个圆与光栅圆的交点和O3点间连线方向上均有N层圆弧，即Bragg反射器层数为N；凹面衍射光栅(5)的总齿数为K。
第一输入波导(3-1)为圆弧形光波导，且其中心圆弧相切于其入射端口与极点C的连线，该连线与O3C间的夹角为第一输入波导(3-1)相对Bragg反射面法线的入射角
Figure BDA0002223497440000052
与O1C间的夹角为第一输入波导(3-1)相对光栅面法线的入射角α1；第二输入波导(3-2)为圆弧形光波导，且相切于其入射端口与极点C的连线，该连线与O3C间的夹角为第二输入波导(3-2)相对Bragg反射面法线的入射角
Figure BDA0002223497440000053
与O1C间的夹角为第二输入波导(3-2)相对光栅面法线的入射角α2；第一输出波导阵列(6-1)和第二输出波导阵列(6-2)的各输出波导中线均与极点C在一条直线上，且该直线与O1C间的夹角为该输出波导相对光栅面法线的衍射角β。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的Bragg凹面衍射光栅型偏振-波长混合复用器，通过级联偏振分束光栅耦合器，将光纤中的入射光信号分成TE、TM两种偏振分别入射到衍射光栅上。与现有基于Bragg凹面衍射光栅的波长复用器相比，本发明在不增加激光器的前提下，将器件输出通道数加倍，充分利用了罗兰圆圆周。本发明为基于Bragg凹面衍射光栅的光通信多通道扩容提供可行性方案。
【附图说明】
图1为本发明偏振-波长混合复用器的结构示意图；
图2为本发明Bragg凹面衍射光栅型偏振-波长混合复用器的设计流程图；
图3为本发明两种偏振光入射时Bragg反射器能带图；
图4为四组Bragg反射器结构在两种偏振光入射时的反射谱图；
图5为满足两种偏振光入射时对应衍射光束完全分离的α1、α2取值范围图；
图6为两种偏振光入射时Bragg凹面衍射光栅的衍射谱图。
其中：1-偏振分束光栅耦合器；2-1-耦合器第一输出波导；2-2-耦合器第二输出波导；3-1-第一输入波导；3-2-第二输入波导；4-自由传输区；5-凹面衍射光栅；6-1-第一输出波导阵列；6-2-第二输出波导阵列。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图，本发明Bragg凹面衍射光栅型偏振-波长混合复用器，包括偏振分束光栅耦合器1、耦合器第一输出波导2-1、耦合器第二输出波导2-2、第一输入波导3-1、第二输入波导3-2、自由传输区4、凹面衍射光栅5、第一输出波导阵列6-1、第二输出波导阵列6-2；偏振分束光栅耦合器1输出TE偏振光经耦合器第一输出波导2-1进入第一输入波导3-1、输出TM偏振光经耦合器第二输出波导2-2进入第二输入波导3-2；第一输入波导3-1和第二输入波导3-2的出射光经自由传输区4传输、凹面衍射光栅5衍射分光后，分别聚焦于第一输出波导阵列6-1、第二输出波导阵列6-2。
耦合器第一输出波导2-1一端与偏振分束光栅耦合器1相连，另一端与第一输入波导3-1相切连接；耦合器第二输出波导2-2一端与偏振分束光栅耦合器1相连，另一端与第二输入波导3-2相切连接；第一输入波导3-1和第二输入波导3-2的入射端口以及第一输出波导阵列6-1和第二输出波导阵列6-2的出射端口均在罗兰圆上；凹面衍射光栅5沿光栅圆延伸分布；罗兰圆内切于光栅圆，且罗兰圆的直径等于光栅圆的半径；入射端口到凹面衍射光栅5间为自由传输区4。
光栅圆以O1点为圆心、O1C为半径；罗兰圆以O2点为圆心、O1C为直径；两圆的切点C为极点；极点C与罗兰圆上一点O3的连线与O1C间的夹角为闪耀角θ；凹面衍射光栅5由两种折射率分别为n1、n2的材料按厚度比f:(1-f)交替分布的圆弧形Bragg反射器在光栅圆上周期排列组成；折射率为n2的材料对应各扇环的中心圆弧分布在以O3点为圆心、相邻半径相差一个Bragg周期d的同心圆上，且该组同心圆中间的圆与光栅圆交于极点C；每个圆与光栅圆的交点及其上相邻同心圆对应交点与O3点间连线的角平分线与该圆的交点为所取圆弧的起点；在每个圆与光栅圆的交点和O3点间连线方向上均有N层圆弧，即Bragg反射器层数为N；凹面衍射光栅5的总齿数为K。
第一输入波导3-1为圆弧形光波导，且其中心圆弧相切于其入射端口与极点C的连线，该连线与O3C间的夹角为第一输入波导3-1相对Bragg反射面法线的入射角
Figure BDA0002223497440000091
与O1C间的夹角为第一输入波导3-1相对光栅面法线的入射角α1；第二输入波导3-2为圆弧形光波导，且其中心圆弧相切于其入射端口与极点C的连线，该连线与O3C间的夹角为第二输入波导3-2相对Bragg反射面法线的入射角
Figure BDA0002223497440000092
与O1C间的夹角为第二输入波导3-2相对光栅面法线的入射角α2；第一输出波导阵列6-1和第二输出波导阵列6-2的各输出波导中线均与极点C在一条直线上，且该直线与O1C间的夹角为该输出波导相对光栅面法线的衍射角β。
本发明偏振-波长混合复用器的设计流程图如图2所示。下面通过具体实例来说明本发明偏振-波长混合复用器的设计方法。本实例采用220nm-SOI平台，相关材料参数如下：自由传输区Si折射率n1＝3.447，衬底及包层SiO2折射率n2＝1.444，TE、TM模入射时自由传输区有效折射率分别为nFPR1＝2.848、nFPR2＝2.053；Bragg反射器层数N＝14；输入波长范围为1.5μm～1.6μm；中心波长λc＝1.55μm。
1)设计偏振分束光栅耦合器1，将入射光分成TE偏振、TM偏振两部分。
2)根据一维光子晶体理论及光栅闪耀条件，确定在所需波段内可同时实现对两种偏振光进行高效衍射的凹面衍射光栅5的结构参数。
如图3所示，将两种偏振光对应平板波导有效折射率分别代入一维光子晶体理论，绘制两偏振光对应Bragg反射器能带结构。提取若干组两偏振光禁带相交区对应Bragg反射器结构参数，当Bragg反射器层数N＝14时，几组结构参数对应反射带如图4所示，选取对应两偏振光禁带宽度包含所需波段的两组参数：d＝0.41μm，f＝0.5；d＝1.20μm，f＝0.8。两组参数在能带结构中的对应位置如图3中点划线所示。
根据光栅方程：
m1λ＝nFPR1a(sinα1+sinβ1)
m2λ＝nFPR2a(sinα2+sinβ2)
令θ＝45°，
Figure BDA0002223497440000101
则α1＝α2＝47°。据此，选取上述Bragg反射器结构参数中在中心波长处对应
Figure BDA0002223497440000102
及
Figure BDA0002223497440000103
最小且输出均匀性最佳的一组，这里选择d＝1.20μm，f＝0.8，则m1＝4，m2＝3，a＝1.70μm。
3)利用凹面衍射光栅5角色散关系及相邻通道波长间隔确定两偏振光对应第一输入波导3-1和第二输入波导3-2相对光栅面法线的入射角关系。
虽然两偏振光对应平板波导有效折射率及衍射级次的差异会引起相同入射角对应两偏振光衍射角的不同，但为了确保各衍射光束彻底分离，还需满足：
Figure BDA0002223497440000104
令λ1＝1.518μm，λN＝1.582μm，由光栅方程得各衍射角
Figure BDA0002223497440000105
及角色散
Figure BDA0002223497440000106
与α1、α2的关系，代入上式可得α1、α2间满足：
Figure BDA0002223497440000107
满足上式关系的取值点如图5中的阴影部分所示，令α1＝51°，α2＝47°。
4)利用TE偏振角色散关系、相邻通道波长间隔及第一输出波导阵列6-1各输出波导中心间距确定罗兰圆半径Rrc：
Figure BDA0002223497440000108
令Δl＝5μm、Δλ＝16nm，得罗兰圆半径Rrc＝188.8μm。两偏振光入射时，各波长对应衍射角β可由光栅方程求得，进而确定第一输出波导阵列6-1、第一输出波导阵列6-2中各输出波导中心位置。
另外，光栅齿数K＝101、输入波导及输出波导的宽度t＝4.4μm。根据上述参数进行模拟，两偏振对应输出光有效分离，其总衍射效率如图6所示，表明两偏振光经凹面衍射光栅后，在罗兰圆上得到高效分光，最终得到通道数是原波分复用器的两倍的偏振-波长混合复用器。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种偏振-波长混合复用器的设计方法，所述偏振-波长混合复用器包括偏振分束光栅耦合器(1)，偏振分束光栅耦合器(1)输出的TE偏振光和TM偏振光经耦合器第一输出波导(2-1)和耦合器第二输出波导(2-2)进入第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)，第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)的出射光经自由传输区(4)的传输到达凹面衍射光栅(5)，经过凹面衍射光栅(5)的衍射分光后，分别聚焦于第一输出波导阵列(6-1)和第二输出波导阵列(6-2)；凹面衍射光栅(5)沿光栅圆延伸分布；罗兰圆内切于光栅圆，且罗兰圆的直径等于光栅圆的半径；耦合器第一输出波导(2-1)一端与偏振分束光栅耦合器(1)相连，另一端与第一输入波导(3-1)相切连接；耦合器第二输出波导(2-2)一端与偏振分束光栅耦合器(1)相连，另一端与第二输入波导(3-2)相切连接；第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)的入射端口以及第一输出波导阵列(6-1)和第二输出波导阵列(6-2)的出射端口均在罗兰圆上；自由传输区(4)为第一输入波导(3-1)的入射端口和第二输入波导(3-2)的入射端口到凹面衍射光栅(5)之间的部分；其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
步骤1：采用偏振分束光栅耦合器(1)，将入射光分成TE偏振、TM偏振两部分；
步骤2：根据一维光子晶体理论及光栅闪耀条件，确定在所需波段内能够同时实现对两种偏振光进行高效衍射的凹面衍射光栅(5)的结构参数；
将两种偏振光对应平板波导有效折射率分别代入一维光子晶体理论，在
Figure FDA0002626322370000011
平面上绘制两偏振光对应Bragg反射器能带结构，其中，归一化频率
Figure FDA0002626322370000012
与Bragg周期d间满足
Figure FDA0002626322370000013
λ为入射光波长；提取若干组两偏振光禁带相交区对应Bragg反射器结构参数(d,f)，其中，两偏振光禁带宽度包含所需波段；
根据光栅方程：
m1λ＝nFPR1a(sinα1+sinβ1)
m2λ＝nFPR2a(sinα2+sinβ2)
其中，m1、m2分别为TE、TM两种偏振光的衍射级次；λ为入射光波长；nFPR1、nFPR2分别为TE、TM两种偏振光对应平板波导有效折射率；a为光栅周期，其与Bragg周期d的关系满足a＝d/sinθ，其中θ为闪耀角；β1、β2分别为入射光波长λ对应TE、TM两种偏振光相对光栅面法线的衍射角；
Figure FDA0002626322370000021
当光栅闪耀时，
Figure FDA0002626322370000022
据此，选取上述Bragg反射器结构参数中，两偏振光入射时最接近光栅闪耀且输出均匀性最佳的一组；
步骤3：利用凹面衍射光栅(5)角色散关系及相邻通道波长间隔确定两偏振光对应第一输入波导(3-1)和第二输入波导(3-2)相对光栅面法线的入射角关系；
为了确保各衍射光束彻底分离，需满足：
Figure FDA0002626322370000023
其中，λ1、λN及λc为分别为光信号中的最小、最大及中心波长；Δλ为相邻通道波长间隔；
Figure FDA0002626322370000024
为TM偏振最小波长对应衍射角；
Figure FDA0002626322370000025
为TE偏振最大波长对应衍射角；
Figure FDA0002626322370000026
为TE偏振中心波长对应角色散，由对光栅方程求导得到：
Figure FDA0002626322370000027
其中，
Figure FDA0002626322370000028
为TE模中心波长对应衍射角；上述各衍射角与入射角的关系由光栅方程确定，由此确定α1、α2间关系；
步骤4：利用TE偏振角色散关系、相邻通道波长间隔及第一输出波导阵列(6-1)各输出波导中心间距确定罗兰圆半径Rrc；
第一输出波导阵列(6-1)各输出波导中心间距Δl满足：
Figure FDA0002626322370000031
代入TE偏振中心波长对应角色散，可得罗兰圆半径：
Figure FDA0002626322370000032
步骤5：两偏振光入射时，各波长对应衍射角β可由光栅方程求得；将两偏振光以α1、α2入射角同时输入到凹面衍射光栅，使各输入输出波导不交叉。
2.根据权利要求1所述的偏振-波长混合复用器的设计方法，其特征在于，光栅圆以O1点为圆心、O1C为半径；罗兰圆以O2点为圆心、O1C为直径；两圆的切点C为极点；极点C与罗兰圆上一点O3的连线与O1C间的夹角为闪耀角θ；凹面衍射光栅(5)由两种折射率分别为n1、n2的材料按厚度比f:(1-f)交替分布的圆弧形Bragg反射器在光栅圆上周期排列组成；折射率为n2的材料对应各扇环的中心圆弧分布在以O3点为圆心、相邻半径相差一个Bragg周期d的同心圆上，且该组同心圆中间的圆与光栅圆交于极点C；每个圆与光栅圆的交点及其上相邻同心圆对应交点与O3点间连线的角平分线与该圆的交点为所取圆弧的起点；在每个圆与光栅圆的交点和O3点间连线方向上均有N层圆弧，即Bragg反射器层数为N；凹面衍射光栅(5)的总齿数为K。
3.根据权利要求2所述的偏振-波长混合复用器的设计方法，其特征在于，第一输入波导(3-1)为圆弧形光波导，且其中心圆弧相切于其入射端口与极点C的连线，该连线与O3C间的夹角为第一输入波导(3-1)相对Bragg反射面法线的入射角
Figure FDA0002626322370000041
与O1C间的夹角为第一输入波导(3-1)相对光栅面法线的入射角α1；第二输入波导(3-2)为圆弧形光波导，且相切于其入射端口与极点C的连线，该连线与O3C间的夹角为第二输入波导(3-2)相对Bragg反射面法线的入射角
Figure FDA0002626322370000042
与O1C间的夹角为第二输入波导(3-2)相对光栅面法线的入射角α2；第一输出波导阵列(6-1)和第二输出波导阵列(6-2)的各输出波导中线均与极点C在一条直线上，且该直线与O1C间的夹角为该输出波导相对光栅面法线的衍射角β。
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