CN112859246B - 一种中阶梯光栅平顶型解复用器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种中阶梯光栅平顶型解复用器，包括输入波导、罗兰圆、曲面光栅及输出波导。罗兰圆内部为自由传播区域；曲面光栅的反射面由多个子曲面构成；罗兰圆与曲面光栅的反射面的中心相切相交；输入波导为三叉戟结构；输入波导及输出波导设置在罗兰圆上；光信号经输入波导的分光作用下生成两个输入模斑，两个输入模斑进入自由传播区域传播，入射至曲面光栅的反射面，经曲面光栅反射、聚焦后多通道复合光信号被解复用，最后从所述输出波导输出。本发明提供的中阶梯光栅平顶型解复用器，实现了平顶型光谱输出，增大了输出信号的1dB带宽，以三叉戟型输入波导实现双模斑输入。

Description

一种中阶梯光栅平顶型解复用器
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种中阶梯光栅平顶型解复用器。
背景技术
在高速和大容量的光通信中，WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)是一项增加传输数据量的关键技术。其涉及将多个波长下的光信号组合输入传输光纤中，随后在传输光纤的另一端将复合的光信号解复合。由于尺寸小、易加工、易集成的优势，中阶梯光栅结构被广泛应用于解复用器中。在一些应用中，要求大的1dB带宽输出，即平顶型输出。现如今，被广泛用来实现平顶型输出的技术包括多模干涉仪输入波导结构和多模输出波导结构。多模干涉仪的缺点是对加工精度要求高以及增大插入损耗。多模干涉仪的长度需要精确控制，以此实现模式之间的相位匹配，进一步产生两个等距地位于干涉仪中心两侧的输入模斑。多模输出波导结构的缺点是多模输出需要较宽的波导实现，较宽的波导限制了解复用器件的尺寸同时也增大了通道之间的串扰。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的中阶梯光栅平顶型解复用器结构复杂的技术问题，提供了一种中阶梯光栅平顶型解复用器。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种中阶梯光栅平顶型解复用器，包括：输入波导、罗兰圆、曲面光栅及输出波导；
所述罗兰圆内部为自由传播区域；
所述曲面光栅的反射面由多个子曲面构成；所述罗兰圆与所述曲面光栅的反射面的中心相切相交；
所述输入波导为三叉戟结构；所述输入波导及所述输出波导设置在所述罗兰圆上；
光信号经所述输入波导的分光作用下生成两个输入模斑，两个输入模斑进入自由传播区域传播，入射至所述曲面光栅的反射面，经所述曲面光栅反射、聚焦后多通道复合光信号被解复用，最后从所述输出波导输出。
进一步的，所述曲面光栅所在的光栅圆半径为罗兰圆半径的二倍。
进一步的，所述输出波导为单通道或多通道。
进一步的，所述输出波导的通道数四通道。
进一步的，所述子曲面的面积为曲面光栅的反射面的面积的1/20～1/10。
本发明提供的中阶梯光栅平顶型解复用器至少具备以下有益效果或优点：
本发明提供的中阶梯光栅平顶型解复用器，罗兰圆内部为自由传播区域；曲面光栅的反射面由多个子曲面构成；罗兰圆与曲面光栅的反射面的中心相切相交；输入波导为三叉戟结构；输入波导及输出波导设置在罗兰圆上；光信号经输入波导的分光作用下生成两个输入模斑，两个输入模斑进入自由传播区域传播，入射至曲面光栅的反射面，经曲面光栅反射、聚焦后多通道复合光信号被解复用，最后从所述输出波导输出。本发明提供的中阶梯光栅平顶型解复用器，实现了平顶型光谱输出，增大了输出信号的1dB带宽，以三叉戟型输入波导实现双模斑输入。三叉戟型结构简单，相对于多模干涉仪输入波导结构，对加工精度要求低；相对于多模输出波导结构，三叉戟型结构整体集成度高，输出波导尺寸相对较小，整体尺寸更加优化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的中阶梯光栅平顶型解复用器结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光信号作用在输入波导上的效果图；
图3为本发明实施例提供的又一光信号作用在输入波导上的效果图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-输入波导，2-罗兰圆，3-曲面光栅，4-子曲面，5-输出波导。
具体实施方式
本发明针对现有技术中存在的中阶梯光栅平顶型解复用器结构复杂的技术问题，提供了一种中阶梯光栅平顶型解复用器。
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、完整的描述，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
参见图1，本发明实施例一种中阶梯光栅平顶型解复用器，包括：输入波导1、罗兰圆2、曲面光栅3及输出波导5。罗兰圆2内部为自由传播区域。曲面光栅3的反射面由多个子曲面4构成；具体的，子曲面4的面积为曲面光栅3的反射面的面积的1/20～1/10；通过设置多个子曲面4能够实现光信号的解复用。罗兰圆2与曲面光栅3的反射面的中心相切相交，以保证光信号的稳定传输。输入波导1为三叉戟结构；输入波导1及输出波导5设置在罗兰圆2上。光信号经输入波导1的分光作用下生成两个输入模斑，两个输入模斑进入自由传播区域传播，入射至曲面光栅3的反射面，经曲面光栅3 反射、聚焦后多通道复合光信号被解复用，最后从输出波导5输出。输出波导5为单通道或多通道，具体的，输出波导5的通道数四通道。
参见图1，本发明实施例提供的中阶梯光栅平顶型解复用器，多通道复合光信号经进入三叉戟结构的输入波导1，在三叉戟结构的输入波导1的分光作用下，生成两个等相位、等强度、等大小的输入模斑，模斑如图2和图 3所示。随后两个输入模斑进入罗兰圆2内部的自由传播区域传播，在被曲面光栅3的反射面反射、聚焦之后，多通道复合光信号被解复用，最后经由输出波导5输出。其中输入波导1和输出波导5位于半径为R的罗兰圆2上，曲面光栅3由多个小面组成，曲面光栅3位于半径为2R的光栅圆上，罗兰圆2与光栅圆在曲面光栅3中心相切相交。由于两个模斑展宽了输入模场，可得到平顶型的光谱输出，增大输出信号的1dB带宽。两个模斑之间的间距可以通过改变三叉戟结构的参数来实现调节。
本发明实施例提供的中阶梯光栅平顶型解复用器至少具备以下有益效果或优点：
本发明实施例提供的中阶梯光栅平顶型解复用器，罗兰圆内部为自由传播区域；曲面光栅的反射面由多个子曲面构成；罗兰圆与曲面光栅的反射面的中心相切相交；输入波导为三叉戟结构；输入波导及输出波导设置在罗兰圆上；光信号经输入波导的分光作用下生成两个输入模斑，两个输入模斑进入自由传播区域传播，入射至曲面光栅的反射面，经曲面光栅反射、聚焦后多通道复合光信号被解复用，最后从所述输出波导输出。本发明实施例提供的中阶梯光栅平顶型解复用器，实现了平顶型光谱输出，增大了输出信号的 1dB带宽，以三叉戟型输入波导实现双模斑输入。三叉戟型结构简单，相对于多模干涉仪输入波导结构，对加工精度要求低；相对于多模输出波导结构，三叉戟型结构整体集成度高，输出波导尺寸相对较小，整体尺寸更加优化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种中阶梯光栅平顶型解复用器，其特征在于，包括：输入波导、罗兰圆、曲面光栅及输出波导；
所述罗兰圆内部为自由传播区域；
所述曲面光栅的反射面由多个子曲面构成；所述罗兰圆与所述曲面光栅的反射面的中心相切相交；
所述输入波导为三叉戟结构；所述输入波导及所述输出波导设置在所述罗兰圆上；
光信号经所述输入波导的分光作用下生成两个输入模斑，两个输入模斑进入自由传播区域传播，入射至所述曲面光栅的反射面，经所述曲面光栅反射、聚焦后多通道复合光信号被解复用，最后从所述输出波导输出。
2.根据权利要求1所述的中阶梯光栅平顶型解复用器，其特征在于，所述曲面光栅所在的光栅圆半径为罗兰圆半径的二倍。
3.根据权利要求1所述的中阶梯光栅平顶型解复用器，其特征在于，所述输出波导为单通道或多通道。
4.根据权利要求3所述的中阶梯光栅平顶型解复用器，其特征在于，所述输出波导的通道数为四通道。
5.根据权利要求1所述的中阶梯光栅平顶型解复用器，其特征在于，所述子曲面的面积为曲面光栅的反射面的面积的1/20～1/10。
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