CN114063216A - 一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器 - Google Patents

一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器 Download PDF

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CN114063216A CN202210025016.2A CN202210025016A CN114063216A CN 114063216 A CN114063216 A CN 114063216A CN 202210025016 A CN202210025016 A CN 202210025016A CN 114063216 A CN114063216 A CN 114063216A
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Abstract

本发明公开了一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，包括：依次连接的输入波导、第一锥形波导和非对称布拉格光栅；第一波导模块，第一波导模块包括依次连接的第一信道波导、第一微环结构和第一下载区，其中第一信道波导的输入端与非对称布拉格光栅的输出端相连接，第一微环结构与第一信道波导和第一下载区之间分别设置有第一和第二耦合间距；及第二波导模块，第二波导模块包括依次连接的第二锥形波导、第二信道波导、第二微环结构和第二下载区，其中第二锥形波导与第一锥形波导构成非对称定向耦合器，第二信道波导的输入端与第二锥形波导的输出端相连接，第二微环结构与第二信道波导和第二下载区之间分别设置有第三和第四耦合间距。

Description

一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器
技术领域
本申请涉及光通信波分解复用技术领域，尤其涉及一种基于光栅结构的波分解复用器。
背景技术
在通信领域，常见的信息传递方式有电缆传输、无线传输、网络传输和光纤传输等，其中光纤传输以其传输距离长、不受电磁干扰等优势被广泛采用。为了提升光信号传输的容量，在安防监控的光纤传输系统中，单光纤双波长传输的光组件已成为各控制点的重要设备。因1310 nm通信窗口附近光纤的色散几乎为零，1550 nm通信窗口光纤插入损耗最低，故常用的双波长选为1310和1550 nm。信号接收端接收信号时，常需要将这两个波段的波长分离，然后再使用密集波分解复用，实现信息的下载和传输。
目前市场上采用的双波段波长主要分离装置为三端口波分解复用器，采用薄膜滤光片的方式，两端加入数米的光纤。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
薄膜滤光片需要采取精准的镀膜工艺，沉积厚度为分子层量级，沉积层数须达到几百层，对工艺要求很高，且只有沉积层数很高时，响应谱才越接近箱型响应；三端口波分解复用器器件尺寸较大。此外双波长的隔离度绝对值约为15 dB，该隔离度略小，还有改进的空间；且采用普通的布拉格光栅滤波器，其为带阻滤波器，难以提取被反射的光信号。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，以解决相关技术中存在的器件尺寸较大、隔离度较小且仅能实现带阻滤波器的技术问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，包括：
依次连接的输入波导、第一锥形波导和非对称布拉格光栅；
第一波导模块，所述第一波导模块包括依次连接的第一信道波导、第一微环结构和第一下载区，其中所述第一信道波导的输入端与所述非对称布拉格光栅的输出端相连接，所述第一微环结构与所述第一信道波导之间设置有第一耦合间距，所述第一微环结构与所述第一下载区之间设置有第二耦合间距；及
第二波导模块，所述第二波导模块包括依次连接的第二锥形波导、第二信道波导、第二微环结构和第二下载区，其中所述第二锥形波导与所述第一锥形波导构成非对称定向耦合器，所述第二信道波导的输入端与所述第二锥形波导的输出端相连接，所述第二微环结构与所述第二信道波导之间设置有第三耦合间距，所述第二微环结构与所述第二下载区之间设置有第四耦合间距。
进一步地，还包括第一连接波导和第二连接波导，所述第一信道波导的输入端通过所述第一连接波导与所述非对称布拉格光栅的输出端相连接，所述第二信道波导的输入端通过所述第二连接波导与第二锥形波导的输出端相连接。
进一步地，所述非对称布拉格光栅包括无脊区和设置在所述无脊区两侧不对称的脊，同侧相邻脊的位置相差一个光栅周期，不同侧相邻脊的相对位置相差二分之一光栅周期，所述无脊区的宽度在1-1.5μm之间。
进一步地，所述无脊区的长度为光栅周期和光栅周期数的乘积。
进一步地，所述第一微环结构和所述第二微环结构均包括若干并联的微环滤波器，且每个所述微环滤波器上均设置有用于实现谐振波长调谐的热电极。
进一步地，所述第一下载区和所述第二下载区均包括若干并联的下载端波导，且所述下载端波导与所述微环滤波器一一对应。
进一步地，所述微环滤波器间的谐振波长间隔范围为100-400 GHz，微环滤波器的半径均在5-15μm之间。
进一步地，所述第一锥形波导和所述第二锥形波导的耦合间距处处相等且在100-300 nm之间。
进一步地，所述第一耦合间距、第二耦合间距、第三耦合间距和第四耦合间距均在140-300 nm之间。
进一步地，所述第一锥形波导和第二锥形波导的长度均在100-300μm之间。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请采用了非对称布拉格光栅，使得在宽波长范围内明显地抑制非谐振波长，具有更高的隔离度；该非对称布拉格光栅结合由第一锥形波导和第二锥形波导构成的非对称定向耦合器，能够改进传统光栅仅能实现带阻滤波器的功能，实现了宽谱谱线带通滤波器的功能；此外，该器件在片上实现密集波分解复用功能；且本申请所述的系统结构紧凑，尺寸较小。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为根据一示例性实施例示出的一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器的结构示意图。
图2为根据一示例性实施例示出的非对称布拉格光栅的结构示意图。
图3为根据一示例性实施例示出非对称布拉格光栅的反射谱。
图4为根据一示例性实施例示出的非对称定向耦合器的结构示意图。
图5为根据一示例性实施例示出的非对称定向耦合器的耦合效率与耦合长度间关系图。
图6为根据一示例性实施例示出的仿真光场图，其中图6中的（a）图为根据一示例性实施例示出的经过光栅后TE1模式被反向耦合成TE0的仿真光场图；图6中的（b）图为根据一示例性实施例示出的1310 nm和1550 nm光信号无法正向耦合到锥形波导仿真光场图。
图7为根据一示例性实施例示出的第一微环结构和第二微环结构的结构示意图。
图8为根据一示例性实施例示出的相邻信道间隔400 GHz的下载端反射谱。
图9为根据一示例性实施例示出的一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器的测试方法示意图。
图中的附图标记包括：
100、输入波导；200、第一锥形波导；300、非对称布拉格光栅；310、无脊区；320、脊；400、第一波导模块；410、第一信道波导；420、第一微环结构；421、第一微环滤波器；422、第一热电极；430、第一下载区；431、第一下载端波导；440、第一连接波导；500、第二波导模块；510、第二锥形波导；520、第二信道波导；530、第二微环结构；531、第二微环滤波器；532、第二热电极；540、第二下载区；541、第二下载端波导；550、第二连接波导；600、非对称定向耦合器；700、第三连接波导。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于非对称布拉格光栅300结构的宽带宽波分解复用器的结构示意图，如图1所示，该宽带宽波分解复用器可以包括：依次连接的输入波导100、第一锥形波导200和非对称布拉格光栅300、第一波导模块400及第二波导模块500，所述第一波导模块400包括依次连接的第一信道波导410、第一微环结构420和第一下载区430，其中所述第一信道波导410的输入端与所述非对称布拉格光栅300的输出端相连接，所述第一微环结构420与所述第一信道波导410之间设置有第一耦合间距，所述第一微环结构420与所述第一下载区430之间设置有第二耦合间距；所述第二波导模块500包括依次连接的第二锥形波导510、第二信道波导520、第二微环结构530和第二下载区540，其中所述第二锥形波导510与所述第一锥形波导200构成非对称定向耦合器600，所述第二信道波导520的输入端与所述第二锥形波导510的输出端相连接，所述第二微环结构530与所述第二信道波导520之间设置有第三耦合间距，所述第二微环结构530与所述第二下载区540之间设置有第四耦合间距。
由上述实施例可知，本申请采用了非对称布拉格光栅300，使得在宽波长范围内明显地抑制非谐振波长，具有更高的隔离度；该非对称布拉格光栅300结合由第一锥形波导200和第二锥形波导510构成的非对称定向耦合器600，能够改进传统光栅仅能实现带阻滤波器的功能，实现了宽谱谱线带通滤波器的功能；此外，该器件在片上实现密集波分解复用功能；且本申请所述的系统结构紧凑，尺寸较小。
具体地，所述第一波导模块400用于进行1310 nm波段信号传输处理，所述第二波导模块500与由第一锥形波导200和第二锥形波导510构成的非对称定向耦合器600用于进行1550 nm波段信号处理传输。
具体地，1310 nm波段和1550 nm波段的宽谱光信号带宽均在15-40 nm之间，且该宽带宽波分解复用器中所有的波导制作材料为SOI(Silicon On Insulator,绝缘体上硅)，在一实施例中，所有波导的下包层均为二氧化硅，芯层为硅材料，波导的高度为220 nm。采用SOI结构明显减小波导尺寸，设计的波导高度220 nm为SOI波导普适尺寸。
具体地，该宽带宽波分解复用器还可以包括第一连接波导440和第二连接波导550，所述第一信道波导410的输入端通过所述第一连接波导440与所述非对称布拉格光栅300的输出端相连接，所述第二信道波导520的输入端通过所述第二连接波导550与第二锥形波导510的输出端相连接。
具体地，该宽带宽波分解复用器还可以包括第三连接波导700，所述第一锥形波导200通过所述第三连接波导700与所述非对称布拉格光栅300相连接。
具体地，所述非对称布拉格光栅300包括无脊区310和设置在所述无脊区310两侧不对称的脊320，同侧相邻脊320的位置相差一个光栅周期，不同侧相邻脊320的相对位置相差二分之一光栅周期，所述无脊区310的宽度在1-1.5μm之间。
具体地，所述无脊区310的长度为光栅周期和光栅周期数的乘积。
在一实施例中，所述非对称布拉格光栅300如图2所示。无脊区310的波导宽度为W2，光栅周期为Λ，脊320的宽度为dW，所述非对称布拉格光栅300的长度L为光栅周期Λ与光栅周期数N的乘积。光栅的谐振波长λ0与光栅周期的由关系式 (1)给出：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中
Figure 709591DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为包含脊320时，所述非对称布拉格光栅300TE0和TE1模式的有效折射率。为了让谐振波长位于1550 nm附近，本实施例中采用的光栅周期Λ为365 nm。
为了优化该非对称布拉格光栅300的反射谱线，公式(2)-(4)分别给出光栅的耦合系数、随波长变化的光栅的峰值反射率和光栅的3 dB带宽表达式：
Figure 783989DEST_PATH_IMAGE004
(2)
Figure DEST_PATH_IMAGE005
(3)
Figure 422780DEST_PATH_IMAGE006
(4)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为真空磁导率，
Figure 224514DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure DEST_PATH_IMAGE009
分别为TE0模式随波导位置电场强度的共轭和TE1模式本身随波导位置的电场强度，
Figure 464652DEST_PATH_IMAGE010
为计算的波导位置处介电常数，是折射率值的平方，κ为耦合系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为基模TE0和一阶模TE1平均群折射率。为了使器件的峰值反射率更高、3 dB带宽更大。
本实施例中脊320的宽度dW范围为0.1-0.3 μm，光栅周期范围为320-380 nm，光栅周期数为300-1000范围内。该复用器在1550 nm和1310 nm波段的反射谱分别如图3中的(a)图和(b)图所示，其3 dB带宽可超过20 nm，峰值反射率为90%(-0.46 dB)，1310 nm波段反射率约为-28.0~-26.5 dB，与1550 nm波段峰值反射率做差即可得到隔离度，隔离度绝对值可达到26 dB以上，器件能够非常好的隔离1310和1550 nm波段。
具体地，所述第一锥形波导200和所述第二锥形波导510的耦合间距处处相等且在100-300 nm之间。
具体地，该系统的非对称定向耦合器600结构如图4所示。被所述非对称布拉格光栅300反射的1550nm波段TE1模式信号被反射回第一锥形波导200，所述第一锥形波导200较宽一端的宽度W2与无脊区310的宽度相同，光信号从宽度为W2的区域，经非对称定向耦合器600后，从第二锥形波导510的宽度为W3的端口输出，且被耦合回TE0基模模式，通过非对称布拉格光栅300与该非对称定向耦合器600的级联，实现了宽谱谱线带通滤波器的功能，改变了普通布拉格光栅仅能实现带阻滤波器的功能。
在所述非对称定向耦合器600中，第一锥形波导200的最窄宽度为W4，第二锥形波导510的最窄宽度为W1，最宽宽度为W3，所述第一锥形波导200和所述第二锥形波导510的耦合间距Gap处处相等且在100-300 nm之间；所述第一锥形波导200与所述第二锥形波导510的长度不严格相等，二者对齐的部分为耦合区域，所述耦合区域长度为L2； L2在100-300 μm间；第一锥形波导200与非对称布拉格光栅300相连，W4宽在400-700 nm间，W3在300-600 nm间，W1在140-300 nm间；图5为该非对称定向耦合器耦合效率与耦合长度L2间关系图。由图可看出该耦合器能顺利实现TE1模式到TE0模式间的耦合，耦合效率可达约85%。值得注意的是，当1310 nm和1550 nm信号的光从输入波导100正向进入到第一锥形波导200时，因W1在140-300 nm间，光信号无法耦合到第二锥形波导510进入到最窄处W1所在的位置，从而保证只有经过非对称布拉格光栅300的1550 nm波段的反射光信号才能进入到第二锥形波导510中。图6中的(a)图为经过光栅后，TE1模式被反向耦合成TE0的仿真光场图，图6中的(b)图为1310nm和1550 nm光信号无法正向耦合到第二锥形波导510仿真光场图。
具体地，所述第一微环结构420和所述第二微环结构530均包括若干并联的微环滤波器，且每个所述微环滤波器上均设置有用于实现谐振波长调谐的热电极。在具体实施中，所述第一微环结构420中包括
Figure 411749DEST_PATH_IMAGE012
个并联的第一微环滤波器421，每个第一微环滤波器421上设置有第一热电极422，其中s为正整数；所述第二微环结构530中包括
Figure DEST_PATH_IMAGE013
个并联的第一微环滤波器421，每个第二微环滤波器531上设置有第二热电极532，其中t为正整数，因为在常见的光通信骨干网中，常传输25.6 Tbps、51.2Tbps容量的信号，故需要每个子单元，如光模块、波分复用器等信号传输速率为100、200、400、800 Gbps，因此通道数需满足2n，常为4，8，16，32等。
具体地，所述第一下载区和所述第二下载区均包括若干并联的下载端波导，且所述下载端波导与所述微环滤波器一一对应。
具体地，所述第一微环结构420和第二微环结构530中每个微环滤波器间的谐振波长间隔可根据需要设计，范围可为100-400 GHz，即在1310 nm波段相邻信道间隔0.563-2.25 nm，1550 nm相邻信道间隔0.8-3.2 nm。
具体地，所述微环滤波器间的谐振波长间隔范围为100-400 GHz，微环滤波器的半径均在5-15μm之间，在具体实施中，相邻微环滤波器半径可相差10-25 nm，以实现谐振波长调谐；若同一微环结构中的微环滤波器完全相同，可通过设置在每个微环滤波器上的电机加热，但会增加热功耗。
在一实施例中，如图7中的（a）图所示，第一微环结构420中包括四个并联的第一微环滤波器421，每个所述第一微环滤波器421上设置有第一热电极422，第一下载区430中第一下载端波导431与所述第一微环滤波器421一一对应，如图7中的（b）图所示，第二微环结构530中包括四个并联的第二微环滤波器531，每个所述第二微环滤波器531上设置有第二热电极532，第二下载区540中的第二下载端波导541与所述第二微环滤波器531一一对应所述第一微环结构420和所述第二微环结构530中相邻微环滤波器的波长间隔均为400 GHz，所述第一耦合间距、第二耦合间距、第三耦合间距和第四耦合间距均在140-300 nm之间。
微环滤波器的半径需要满足其谐振方程，如公式(5)所示，对应的下载端光功率如公式(6)所示。
Figure 570460DEST_PATH_IMAGE014
(5)
Figure DEST_PATH_IMAGE015
(6)
其中，m为微环谐振级数，m
Figure 893994DEST_PATH_IMAGE016
，j为虚数单位，中间变量
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，L 1 为直波导长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为损耗系数且单位为dB/cm，
Figure 186042DEST_PATH_IMAGE020
是光的传播常数，为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
, λ为仿真时波长，
Figure 382668DEST_PATH_IMAGE022
为微环波导的有效折射率，R为微环半径，k 1 为微环波导与信道波导间耦合系数，k 2 为微环波导与下载端波导间耦合系数，中间变量
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，微环滤波器与信道波导振幅透射比率
Figure 792789DEST_PATH_IMAGE024
，微环滤波器与下载端波导振幅透射比率
Figure DEST_PATH_IMAGE025
。
在一实施例中，所述第一微环滤波器421和第二微环滤波器531的半径均为7.5 μm，图8中的(a)图给出第一微环滤波器421半径约为7.5 μm且相邻微环波长间隔为400 GHz时下载端反射谱，图8中的(b)图给出第二微环滤波器531半径为7.5 μm且相邻微环波长间隔为400 GHz时下载端反射谱，可见该设计能够满足中心波长分别为1310和1550 nm、相邻波长间隔为400 GHz的需求。
具体地，所述输入波导100、第一信道波导410、第一下载端波导431、第二信道波导520、第二下载端波导541及所述第一微环结构420和第二微环结构530中微环波导的波导宽度的范围均在400-500 nm。
具体地，所述第一锥形波导200和第二锥形波导510的长度均在100-300μm之间。
本申请提供的一种基于非对称布拉格光栅300结构的宽带宽波分解复用器的工作原理包括：
1310 nm和1550 nm波段的宽谱TE0模式光信号经输入波导100输入到宽带宽波分解复用器中，经第一锥形波导200后，两个波段的光信号进入到非对称布拉格光栅300中，所述非对称布拉格光栅300的中心谐振波长为1550 nm，且通过对脊320宽度的优化，使得中心谐振波长的光信号被反向耦合成TE1模式，进入到第一锥形波导200；对于进入到第一锥形波导200的1550 nm 波段TE1模式光信号，经非对称定向耦合器600后，进入到第二锥形波导510中，且被耦合成TE0模式，耦合成TE0模式的1550 nm波段光信号经第二锥形波导510、第二连接波导550传至第二信道波导520，经第二微环结构530密集波分解复用后，从第二下载端波导541的输出端输出；而1310 nm波段的光信号由于不是谐振波长，故直接前向传输到第一连接波导440，1310 nm波段光信号经第一连接波导440传至第一信道波导410，经第一微环结构420密集波分解复用后，从第一下载端波导431的输出端输出。
如图9所示，本申请提供的一种基于非对称布拉格光栅300结构的宽带宽波分解复用器的测试过程包括：
1310 nm波段宽谱激光器和1550 nm波段宽谱激光器产生的TE0模式光信号通过光信号合束器和输入光纤后，进入该宽带宽波分解复用器中，其中所述光信号合束器常为三端口波分复用器等器件，所述输入光纤与该宽带宽波分解复用器的输入波导100对准；1310 nm波段和1550 nm波段的TE0模式光信号先耦合进入到第一锥形波导200，然后通过非对称布拉格光栅300，1310 nm波段的光信号顺利进入到第一连接波导440和第一信道波导410中，然后经过第一微环结构420，在第一下载端波导431的输出端分别进入四根输出光纤，所述四根输出光纤分别与所述第一下载端波导431的输出端耦合；1550 nm波段的光信号能够在非对称布拉格波导中被反向耦合成TE1模式并回到第一锥形波导200中，再通过由第一锥形波导200和第二锥形波导510构成的非对称定向耦合器600，耦合回TE0模式，通过第二连接波导550进入到第二信道波导520中，1550 nm波段的光信号经过第二微环结构530，在第二下载端波导541的输出端分别进入另四根输出光纤，所述另四根输出光纤分别与所述第二下载端波导541的输出端耦合；将接收1310 nm光信号的4根输出光纤和接收1550 nm光信号的4根输出光纤的光信号一分为二，10%的功率分别接入到两组光功率计中，90%光功率输入到光谱仪中，微调输入光纤和输出光纤位置，使光功率计的插入损耗最小，此时即为最合适的光纤位置，记录光谱仪的反射谱线，即为测试的光谱。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，包括：
依次连接的输入波导、第一锥形波导和非对称布拉格光栅；
第一波导模块，所述第一波导模块包括依次连接的第一信道波导、第一微环结构和第一下载区，其中所述第一信道波导的输入端与所述非对称布拉格光栅的输出端相连接，所述第一微环结构与所述第一信道波导之间设置有第一耦合间距，所述第一微环结构与所述第一下载区之间设置有第二耦合间距；及
第二波导模块，所述第二波导模块包括依次连接的第二锥形波导、第二信道波导、第二微环结构和第二下载区，其中所述第二锥形波导与所述第一锥形波导构成非对称定向耦合器，所述第二信道波导的输入端与所述第二锥形波导的输出端相连接，所述第二微环结构与所述第二信道波导之间设置有第三耦合间距，所述第二微环结构与所述第二下载区之间设置有第四耦合间距。
2.根据权利要求1所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，还包括第一连接波导和第二连接波导，所述第一信道波导的输入端通过所述第一连接波导与所述非对称布拉格光栅的输出端相连接，所述第二信道波导的输入端通过所述第二连接波导与第二锥形波导的输出端相连接。
3.根据权利要求1所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述非对称布拉格光栅包括无脊区和设置在所述无脊区两侧不对称的脊，同侧相邻脊的位置相差一个光栅周期，不同侧相邻脊的相对位置相差二分之一光栅周期，所述无脊区的宽度在1-1.5μm之间。
4.根据权利要求3所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述无脊区的长度为光栅周期和光栅周期数的乘积。
5.根据权利要求1所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述第一微环结构和所述第二微环结构均包括若干并联的微环滤波器，且每个所述微环滤波器上均设置有用于实现谐振波长调谐的热电极。
6.根据权利要求5所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述第一下载区和所述第二下载区均包括若干并联的下载端波导，且所述下载端波导与所述微环滤波器一一对应。
7.根据权利要求5所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述微环滤波器间的谐振波长间隔范围为100-400 GHz，微环滤波器的半径均在5-15μm之间。
8.根据权利要求1所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述第一锥形波导和所述第二锥形波导的耦合间距处处相等且在100-300 nm之间。
9.根据权利要求1所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述第一耦合间距、第二耦合间距、第三耦合间距和第四耦合间距均在140-300 nm之间。
10.根据权利要求1所述的基于非对称布拉格光栅结构的宽带宽波分解复用器，其特征在于，所述第一锥形波导和第二锥形波导的长度均在100-300μm之间。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115189799A (zh) * 2022-09-08 2022-10-14 之江实验室 一种基于逆向设计及波长自动反馈的宽带波分解复用器
CN117369167A (zh) * 2023-12-07 2024-01-09 武汉华工正源光子技术有限公司 基于多模布拉格光栅的光开关及开关器件

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140153873A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical coupling module for silicon photonics chip
CN105794057A (zh) * 2013-12-27 2016-07-20 英特尔公司 不对称光波导光栅共振器及dbr激光器
CN106199836A (zh) * 2016-07-21 2016-12-07 浙江大学 一种基于硅基波导光栅的带宽可调滤波器
WO2018035767A1 (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 华为技术有限公司 一种分段式微环谐振腔级联装置
CN108646346A (zh) * 2018-04-17 2018-10-12 龙岩学院 一种基于相位调制切趾光栅的窄带滤波器
CN109471273A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 中兴光电子技术有限公司 一种硅基偏振旋转器及其控制光信号偏振态的方法
CN109870767A (zh) * 2019-02-22 2019-06-11 浙江大学 一种光栅型单纤三向复用器
CN110737050A (zh) * 2019-10-09 2020-01-31 浙江大学 一种基于硅基波导光栅可调谐波分复用系统的无中断调控方法
CN213661636U (zh) * 2020-09-27 2021-07-09 苏州旭创科技有限公司 波分复用/解复用器、光子集成芯片和光模块
CN113484949A (zh) * 2021-07-01 2021-10-08 西湖大学 一种超大自由光谱范围的集成光学上传下载滤波器结构

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140153873A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical coupling module for silicon photonics chip
CN105794057A (zh) * 2013-12-27 2016-07-20 英特尔公司 不对称光波导光栅共振器及dbr激光器
CN106199836A (zh) * 2016-07-21 2016-12-07 浙江大学 一种基于硅基波导光栅的带宽可调滤波器
WO2018035767A1 (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 华为技术有限公司 一种分段式微环谐振腔级联装置
CN109471273A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 中兴光电子技术有限公司 一种硅基偏振旋转器及其控制光信号偏振态的方法
CN108646346A (zh) * 2018-04-17 2018-10-12 龙岩学院 一种基于相位调制切趾光栅的窄带滤波器
CN109870767A (zh) * 2019-02-22 2019-06-11 浙江大学 一种光栅型单纤三向复用器
CN110737050A (zh) * 2019-10-09 2020-01-31 浙江大学 一种基于硅基波导光栅可调谐波分复用系统的无中断调控方法
CN213661636U (zh) * 2020-09-27 2021-07-09 苏州旭创科技有限公司 波分复用/解复用器、光子集成芯片和光模块
CN113484949A (zh) * 2021-07-01 2021-10-08 西湖大学 一种超大自由光谱范围的集成光学上传下载滤波器结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIN ZHU ETAL: "Silicon-based wavelength division multiplexer using asymmetric grating-assisted couplers", 《OPTICS EXPRESS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115189799A (zh) * 2022-09-08 2022-10-14 之江实验室 一种基于逆向设计及波长自动反馈的宽带波分解复用器
CN115189799B (zh) * 2022-09-08 2022-12-23 之江实验室 一种基于逆向设计及波长自动反馈的宽带波分解复用器
CN117369167A (zh) * 2023-12-07 2024-01-09 武汉华工正源光子技术有限公司 基于多模布拉格光栅的光开关及开关器件
CN117369167B (zh) * 2023-12-07 2024-04-26 武汉华工正源光子技术有限公司 基于多模布拉格光栅的光开关及开关器件

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