CN114488406A - 基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，波长复用器部件包括输入波导、第一绝热锥波导、MMI区域、第二绝热锥波导、第三绝热锥波导、第一输出波导和第二输出波导，输入波导与第一绝热锥波导窄端相连接，第一绝热锥波导宽端与MMI区域的输入端相连接，且第一绝热锥波导宽端位于MMI区域的输入端中心线的一侧；MMI区域的输出端分别与第二绝热锥波导的宽端、第三绝热锥波导的宽端相连接，第二绝热锥波导的窄端与第一输出波导相连接，第三绝热锥波导的窄端与第二输出波导相连接。本发明提供的紧凑型波长复用器具有较低的插入损耗、大带宽、低串扰，器件耦合长度缩小到只有34.5μm。

Description

基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器
技术领域
本发明涉及基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，属于集成光学技术领域。
背景技术
为满足大容量数据通信的迫切需求，波分复用(Wavelength DivisionMultiplexing,WDM)技术在光通信中得到了广泛的应用。在WDM传输系统中，波分复用/解复用器起着关键的作用。基于硅晶绝缘体(Silicon-on-insulator,SOI)的波长复用/解复用器由于集成度高、制备工艺与CMOS工艺兼容而受到学术界及产业界的高度关注。能够实现O波段和C波段光波长复用与解复用的方法主要包括：衍射光栅耦合器，微环谐振器，定向耦合器和多模干涉耦合器(Multi-mode Interference,MMI)。其中，衍射光栅耦合器依靠将两种波长的光耦合到不同的空间方向实现波长解复用，不适于片上互连集成，且插入损耗较大。基于微环谐振器的光波分复用器可以实现多个波长的复用/解复用，插入损耗低，但其带宽有限；此外，由于硅基微环谐振器对温度非常敏感，需要增加额外的温控模块，增加了整体功耗。基于定向耦合原理的光波长复用器需要绝对的相位匹配，因此带宽较窄。相比较而言，基于MMI的光波长复用器具有插入损耗低、带宽大、制作简单、工艺容差大等优点，展现出了良好的应用前景。
但是，为了实现1310nm和1550nm波长光的复用与解复用，MMI耦合器的长度通常较长(～100μm)。如何在保证低插入损耗、大带宽、低串扰的同时，减小波长复用器的尺寸是极具挑战的任务。
为了缩短MMI耦合器的长度，可以改变MMI耦合器的形状或者可以限制激励模式的数量。但是这些方法需要复杂的(抛物线形)几何结构或控制激发模式的功率比，这限制了它们的实用性。
Mackie和Lee提出，在MMI区域中引入N个沟槽，可以使自映像长度减少(N+1)倍，在制备方法上他们对槽区采用浅蚀刻工艺，原则上这在技术上是可行的，但它使制造过程复杂化，与现有生产线的硅基光刻工艺不兼容[Mackie,D.M.&Lee,A.W.Slotted multimode-interference devices.Appl.Opt.43,6609–6619(2004).]。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，通过在多模干涉耦合区域设置亚波长光栅沟槽结构，使得波长复用器的耦合长度减小，同时具有低的插入损耗、大带宽和低串扰；简化了制造过程，具有较大的工艺容差。
术语解释：
1.SWG：subwavelength grating，亚波长光栅，光栅周期小于入射波长。
2.MMI：Multi-mode Interference，多模干涉。
本发明的技术方案为：
基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，该波长复用器自下到上包括基板、衬底、波长复用器部件和上包层，所述波长复用器部件设置在衬底的上表面，并且所述波长复用器部件被上包层所覆盖；
波长复用器部件包括输入波导、第一绝热锥波导、MMI区域、第二绝热锥波导、第三绝热锥波导、第一输出波导和第二输出波导，输入波导与第一绝热锥波导窄端相连接，第一绝热锥波导宽端与MMI区域的输入端相连接，且第一绝热锥波导宽端位于MMI区域的输入端中心线的一侧；
MMI区域的输出端分别与第二绝热锥波导的宽端、第三绝热锥波导的宽端相连接，第二绝热锥波导的窄端与第一输出波导相连接，第三绝热锥波导的窄端与第二输出波导相连接；
光经输入波导输入后在第一绝热锥波导进行模式扩展，然后在MMI区域激发产生多个模式，产生自映像效应，即在多模波导中沿光传输的方向将周期性的出现输入光场的一个或者若干个像；
MMI区域的长度LMMI为拍长的整数倍时，将会出现输入光场的单个自映像点，MMI区域的长度LMMI为拍长的偶数倍，出现输入光场的正像；MMI区域的长度LMMI为拍长的奇数倍，出现输入光场的镜像；
为缩减波长复用器尺寸并将波长为1310nm和1550nm的光分开，MMI区域沿光传播方向设置两行周期排列的亚波长光栅(SWG)，亚波长光栅用于调控1310nm和1550nm两个波长的拍长，通过优化SWG低折射率段长度和SWG的宽度，调控两个波长各自的拍长，MMI区域的长度LMMI满足：LMMI＝pLπ1310＝(p+q)Lπ1550，q为奇数，p为正整数，Lπ1310为1310nm拍长，Lπ1550为15500nm拍长，即经过MMI区域后，一个波长的光形成正像，通过第二绝热锥波导，然后从第一输出波导输出；另一个波长的光形成镜像，通过第三绝热锥波导，然后从第二输出波导输出，最终实现1310nm和1550nm波长分离。
根据本发明优选的，MMI区域的长度LMMI为34.5μm，且所述MMI区域的长度LMMI既是1310nm拍长的二倍，也是1550nm拍长的三倍。
拍长由最低两阶模式的有效折射率确定，如式(II)，(III)所示，不同波长对应不同有效折射率，因而对应不同的拍长；
LMMI的计算公式为：
LMMI＝pLπλ1＝(p+q)Lπλ2， (I)
p、q为整数，且q为奇数，通常q取1，Lπλ1为波长λ1的最低两阶模式的拍长，Lπλ2为波长λ2的最低两阶模式的拍长；
Lπλ1＝λ1/2(neff,0-neff,1) (II)
式(II)中，MMI是多模波导，单模光进来之后会激发出多个模式，neff,0为λ1的0阶模的有效折射率，neff,1为λ1的1阶模的有效折射率；
Lπλ2＝λ2/2(n′eff,0-n′eff,1) (III)
式(III)中，n′eff,0为λ2的0阶模的有效折射率，n′eff,1为λ2的1阶模的有效折射率；λ1和λ2为需要分离的波长，λ1为1310nm，λ2为1550nm。
当MMI区域的长度LMMI为1310nm拍长的二倍，同时满足1550nm拍长的三倍时，能够实现1310nm/1550nm波长分离，同时MMI区域的长度LMMI最小，使得波长复用器的耦合长度大大减小。
根据本发明优选的，所述MMI区域中两行周期排列的亚波长光栅分别沿MMI区域WMMI/3和(2WMMI)/3宽度横向排列，WMMI为MMI区域的宽度。如此设置，效果等效于在MMI区域引入两个基于亚波长光栅的沟槽，可以使MMI的自映像长度减小3倍。
根据本发明优选的，MMI区域的宽度WMMI为2μm。
MMI宽度越大，对应的MMI长度越长，但是不同波长的光更容易分开，即消光比越大。为了实现更小的尺寸和更大的消光比，所以MMI区域的宽度WMMI为2μm。
根据本发明优选的，两行亚波长光栅的周期长度相同，周期长度Λ为80-200nm；亚波长光栅包括交替设置的低折射率段和高折射率段，低折射率段的材料为二氧化硅，高折射率段的材料为硅，低折射率段的长度a为40-140nm；
亚波长光栅的周期Λ小于光栅的布拉格周期ΛBragg,即：
Λ＜ΛBragg＝λ/(2*n)；
需要求布拉格周期ΛBragg的最小值；因为该波长复用器具有一定的带宽，所以λ取最小值1.2μm；由于SWG是由硅和二氧化硅交替构成，SWG的等效折射率nSWG一定小于硅的有效折射率nc，所以最坏的情况是nSWG＝nc；对于λmin＝1.2μm，nc＝3.048，
Figure BDA0002823653550000041
进一步优选的，亚波长光栅的周期长度Λ为180nm，低折射率段的长度a为100nm。
根据本发明优选的，两行亚波长光栅的宽度均相同，亚波长光栅的宽度为40-100nm，亚波长光栅的宽度WSWG小于MMI区域的宽度WMMI的0.05倍，从而减小对模场分布的扰动，降低串扰。进一步优选的，亚波长光栅的宽度为60nm。
根据本发明优选的，所述波长复用器部件通过光刻工艺制备在衬底的上表面。在工艺上可以实现一次完全刻蚀，在缩减器件尺寸的同时，简化了制造过程，并且具有较大的工艺容差。
根据本发明优选的，输入波导、第一输出波导和第二输出波导均为单模波导，满足单模传输条件。
根据本发明优选的，输入波导的宽度、第一输出波导的宽度和第二输出波导的宽度均为450nm。
根据本发明优选的，第一绝热锥波导、第二绝热锥波导和第三绝热锥波导的窄端宽度分别与输入波导的宽度、第一输出波导的宽度和第二输出波导的宽度相同。
根据本发明优选的，第一绝热锥波导的宽端宽度、第二绝热锥波导的宽端宽度和第三绝热锥波导的宽端宽度相同，第一绝热锥波导的宽端宽度、第二绝热锥波导的宽端宽度和第三绝热锥波导的宽端宽度均为450-1000nm；
进一步优选的，第一绝热锥波导的宽端宽度、第二绝热锥波导的宽端宽度和第三绝热锥波导的宽端宽度均为900nm。
根据本发明优选的，第一绝热锥波导的长度与第二绝热锥波导的长度、第三绝热锥波导的长度相同，第一绝热锥波导的长度、第二绝热锥波导的长度和第三绝热锥波导的长度均为5μm。绝热拉锥波导尺寸大大减小，有利于减小器件损耗。
根据本发明优选的，所述波长复用器部件的厚度为220nm。是商用SOI片的规格。
根据本发明优选的，所述上包层的材料为二氧化硅，衬底的材料为二氧化硅。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器通过在MMI区域中设置两行周期排列的亚波长光栅，相当于在MMI区域中引入两个对称的SWG沟槽来调控两个输入光波长1550nm和1310nm的Lπ，从而将器件耦合长度缩小到只有34.5μm，是目前为止尺寸最小的MMI双波长复用器。
2.本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器部件通过光刻工艺制备在衬底的上表面,在工艺上可以实现一次完全刻蚀，在缩减器件尺寸的同时，简化了制造过程，具有较大的工艺容差，当两个波长的插入损耗小于1dB时，低折射率段长度变化量△a的取值范围为[-11nm,10nm]，SWG的宽度变化量△WSWG取值范围为[-18nm,20nm]，对应的消光比大于8.9dB。当两个波长的消光比大于10dB，插入损耗小于1dB时，MMI宽度变化量△WMMI的取值范围为[-40nm,70nm]，MMI的长度变化量△LMMI的取值范围为[-2.5μm,1.5μm]。
3.本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器的波长复用器部件具有较大的带宽，1310nm波长1dB带宽可达100nm，1550nm波长1dB带宽可达90nm。
附图说明
图1为本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器的结构示意图；
图2为本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器的截面结构示意图；
图3为时域有限差分求解器模拟得到的1310nm传输电场分布图；
图4为时域有限差分求解器模拟得到的1550nm传输电场分布图；
图5为本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器的输出光谱示意图；
图6为插入损耗/消光比与SWG低折射率段长度变化量的关系示意图；
图7为插入损耗/消光比与SWG宽度变化量的关系示意图；
图8为插入损耗/消光比与MMI长度变化量的关系示意图；
图9为插入损耗/消光比与MMI宽度变化量的关系示意图。
1、上包层，2、衬底，3、波长复用器部件，4、输入波导，5、第一绝热锥波导，6、MMI区域，7、第二绝热锥波导，8、第一输出波导，9、第三绝热锥波导，10、第二输出波导，11、SWG。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，如图1和图2所示，该波长复用器自下到上包括基板、衬底2、波长复用器部件3和上包层1，波长复用器部件3设置在衬底2的上表面，并且波长复用器部件3被上包层1所覆盖；
波长复用器部件3包括输入波导4、第一绝热锥波导5、MMI区域6、第二绝热锥波导7、第三绝热锥波导9、第一输出波导8和第二输出波导10，输入波导4与第一绝热锥波导5窄端相连接，第一绝热锥波导5宽端与MMI区域6的输入端相连接，且第一绝热锥波导5宽端位于MMI区域6的输入端中心线的一侧；
MMI区域6的输出端分别与第二绝热锥波导7的宽端、第三绝热锥波导9的宽端相连接，第二绝热锥波导7的窄端与第一输出波导8相连接，第三绝热锥波导9的窄端与第二输出波导10相连接；
光经输入波导4输入后在第一绝热锥波导5进行模式扩展，然后在MMI区域6激发产生多个模式，产生自映像效应，即在多模波导中沿光传输的方向将周期性的出现输入光场的一个或者若干个像；
MMI区域6的长度LMMI为拍长的整数倍时，将会出现输入光场的单个像点，MMI区域6的长度LMMI为拍长的偶数倍，出现输入光场的正像；MMI区域6的长度LMMI为拍长的奇数倍，出现输入光场的镜像；
为将波长为1310nm和1550nm的光分开，MMI区域6沿光传播方向设置两行周期排列的亚波长光栅SWG11，通过优化SWG11低折射率段长度和SWG11的宽度，调控两个波长各自的拍长，MMI区域6的长度LMMI满足：LMMI＝pLπ1310＝(p+q)Lπ1550，q为奇数，p为正整数，Lπ1310为1310nm拍长，Lπ1550为15500nm拍长，即经过MMI区域6后，一个波长的光形成正像，通过第二绝热锥波导7，然后从第一输出波导8输出；MMI区域6的长度LMMI为1550nm拍长的奇数倍，出现输入光场的镜像，另一个波长的光形成镜像，通过第三绝热锥波导9，然后从第二输出波导10输出，最终实现1310nm和1550nm波长分离。
实施例2
根据实施例1提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，区别之处在于：
本实施例中，MMI区域6的长度LMMI为34.5μm，且MMI区域6的长度LMMI为既是1310nm拍长的二倍，也是1550nm拍长的三倍。
拍长由最低两阶模式的有效折射率确定，如式(II)，(III)所示，不同波长对应不同有效折射率，因而对应不同的拍长；
LMMI的计算公式为：
LMMI＝pLπλ1＝(p+q)Lπλ2， (I)
p、q为整数，且q为奇数，通常q取1，Lπλ1为波长λ1的最低两阶模式的拍长，Lπλ2为波长λ2的最低两阶模式的拍长；λ2和λ1均为输入波导4中输入的波长；
Lπλ1＝λ1/2(neff,0-neff,1) (II)
式(II)中，MMI是多模波导，单模光进来之后会激发出多个模式，neff,0为λ1的0阶模的有效折射率，neff,1为λ1的1阶模的有效折射率；
Lπλ2＝λ2/2(n′eff,0-n′eff,1) (III)
式(III)中，n′eff,0为λ2的0阶模的有效折射率，n′eff,1为λ2的1阶模的有效折射率；
本实施例中，λ2和λ1为需要分离的波长，λ2为1550nm，λ1为1310nm。
当MMI区域6的长度LMMI为1310nm拍长的二倍，同时满足1550nm拍长的三倍时，能够实现1310nm和1550nm波长分离，同时MMI区域6的长度LMMI最小，使得波长复用器的耦合长度大大减小。
本实施例中，经过MMI区域6后，1310nm波长的光形成正像，通过第二绝热锥波导7，然后从第一输出波导8输出；1550nm波长的光形成镜像，通过第三绝热锥波导9，然后从第二输出波导10输出，最终实现1310nm和1550nm波长分离。
为了减小MMI双波长复用器的尺寸，两个SWG11被对称插入到MMI区域6中，通过调节SWG11的占空比和宽度对MMI的折射率和拍长进行调控。
MMI区域6中两行周期排列的亚波长光栅分别位于MMI区域6WMMI/3处和(2WMMI)/3处，WMMI为MMI区域6的宽度。如此设置，效果等效于在MMI区域6引入两个基于亚波长光栅的沟槽，可以使MMI的自映像长度减小3倍。
MMI区域6的宽度WMMI为2μm。
MMI宽度越大，对应的MMI长度越长，但是不同波长的光更容易分开，即消光比越大。为了实现更小的尺寸和更大的消光比，所以MMI区域6的宽度WMMI为2μm。
两行亚波长光栅的周期相同，亚波长光栅包括交替设置的低折射率段和高折射率段，低折射率段的材料为二氧化硅，高折射率段的材料为为硅；
亚波长光栅的周期Λ小于光栅的布拉格周期ΛBragg,即：
Λ＜ΛBragg＝λ/(2*n)；
需要求布拉格周期ΛBragg的最小值；因为该波长复用器具有一定的带宽，所以λ取最小值1.2μm；由于SWG11是由硅和二氧化硅交替构成，SWG11的等效折射率nSWG一定小于硅的有效折射率nc，所以最坏的情况是nSWG＝nc；对于λmin＝1.2μm，nc＝3.048，
Figure BDA0002823653550000091
本实施例中，亚波长光栅的周期Λ为180nm，低折射率段的长度a为100nm。
两行亚波长光栅的宽度均相同，且亚波长光栅的宽度WSWG小于MMI区域6的宽度WMMI的0.05倍，从而减小对模场分布的扰动，降低串扰；亚波长光栅的宽度WSWG为60nm。
波长复用器部件3通过光刻工艺制备在衬底2的上表面。在工艺上可以实现一次完全刻蚀，在缩减器件尺寸的同时，简化了制造过程，并且具有较大的工艺容差。
输入波导4、第一输出波导8和第二输出波导10均为单模波导，满足单模传输条件。MMI区域6为多模波导。
输入波导4的宽度、第一输出波导8的宽度和第二输出波导10的宽度均为450nm。
第一绝热锥波导5、第二绝热锥波导7和第三绝热锥波导9的窄端宽度分别与输入波导4、第一输出波导8和第二输出波导10的宽度相同。
第一绝热锥波导5的宽端宽度、第二绝热锥波导7的宽端宽度和第三绝热锥波导9的宽端宽度相同，第一绝热锥波导5的宽端宽度、第二绝热锥波导7的宽端宽度和第三绝热锥波导9的宽端宽度均为900nm。
第一绝热锥波导5的长度与第二绝热锥波导7的长度、第三绝热锥波导9的长度相同，第一绝热锥波导5的长度、第二绝热锥波导7的长度和第三绝热锥波导9的长度均为5μm。锥波导长度太短，损耗过高；长度过长，器件尺寸增加。
波长复用器部件3的厚度为220nm。是商用SOI片的规格。
上包层1的材料为二氧化硅，衬底2的材料为二氧化硅。
改变SWG11低折射率的长度a，可以调控SWG11的等效折射率。
通过时域有限差分(FDTD)求解器模拟真实结构进行验证，当a＝100nm，WSWG＝60nm时，对应p＝2，q＝1，LMMI＝2Lπ1310nm＝3Lπ1550nm＝34.5μm。图3和图4分别显示了1310nm和1550nm两个波长的电场分布，图3和图4的横坐标从0到50μm，对应本发明提供的波分复用器件自左向右的长度的尺寸，图3和图4的纵坐标从-4到4μm，对应本发明提供的波分复用器件的宽度。
输入场经过锥形波导后模式扩展，然后在MMI区域6进行多模干涉，波长为1310nm的光形成入射场的正像，经过第二绝热锥波导7，从第一输出波导8输出；波长为1550nm的光形成入射场的镜像，经过第三绝热锥波导9，从第二输出波导10输出，最终实现1310nm和1550nm波长分离。
MMI双波长复用器的性能由插入损耗(IL)和消光比(ER)表征，定义为：ER＝10log(P1/P2)；IL＝10log(Pin/P1)，P1是1310nm在第一输出波导8的输出功率或1550nm在第二输出波导10的输出功率，P2是1310nm在第二输出波导10对应的输出功率或1550nm在第一输出波导8对应的输出功率，Pin是总输入功率。
MMI双波长复用器的参数选择为a＝100nm，WSWG＝60nm，LMMI＝34.5μm时，输出光谱如图5所示，1310nm/1550nm波长对应的消光比分别为14.94dB、16.1dB，1310nm/1550nm波长对应的插入损耗分别为0.12dB、0.2dB。通过图5上面的两个插图可知还可以看出，该设计具有较大的带宽，1310nm波长1dB带宽可达100nm，1550nm波长1dB带宽可达90nm。
使用3D-FDTD仿真器件的工艺容差，在保持其他参数不变的情况下，单独改变SWG11的低折射率段长度a，SWG11的宽度WSWG，MMI的宽度WMMI，MMI的长度LMMI，记录目标波长(1310nm/1550nm)对应的器件性能。图6为器件性能与SWG11低折射率段长度变化量△a的关系，当两个波长的光插入损耗同时小于1dB时，低折射率段长度变化量△a的取值范围为[-11nm,10nm]，对应的消光比大于9.2dB。图7为器件性能与SWG11的宽度变化量△WSWG的关系，当SWG11的宽度变化量△WSWG变化范围为[-18nm,20nm]时，插入损耗小于1dB，消光比大于8.9dB。由于△a和△WSWG可以改变有效折射率的大小，所以当△a和△WSWG绝对值越大时，消光比下降的越快。
器件性能与MMI的宽度变化量△WMMI的关系如图9所示，器件性能与MMI的长度变化量△LMMI的关系如图8所示，相对于SWG11来说，△WMMI和△LMMI对器件性能的影响更小。当两个波长的消光比ER>10dB时，△WMMI的取值范围为[-40nm,70nm]，此时IL<1dB。当△LMMI的变化范围为[-2.5μm,1.5μm]时，消光比ER>11.2dB，插入损耗IL最大为0.88dB。
综上可知，本发明提供的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器有较大的工艺容差。

Claims (10)

1.基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，该波长复用器自下到上包括基板、衬底、波长复用器部件和上包层，所述波长复用器部件设置在衬底的上表面，并且所述波长复用器部件被上包层所覆盖；
波长复用器部件包括输入波导、第一绝热锥波导、MMI区域、第二绝热锥波导、第三绝热锥波导、第一输出波导和第二输出波导，输入波导与第一绝热锥波导窄端相连接，第一绝热锥波导宽端与MMI区域的输入端相连接，且第一绝热锥波导宽端位于MMI区域的输入端中心线的一侧；
MMI区域的输出端分别与第二绝热锥波导的宽端、第三绝热锥波导的宽端相连接，第二绝热锥波导的窄端与第一输出波导相连接，第三绝热锥波导的窄端与第二输出波导相连接；
光经输入波导输入后在第一绝热锥波导进行模式扩展，然后在MMI区域激发产生多个模式，产生自映像效应，即在多模波导中沿光传输的方向将周期性的出现输入光场的一个或者若干个像；
MMI区域的长度LMMI为拍长的整数倍时，将会出现输入光场的单个自映像点，MMI区域的长度LMMI为拍长的偶数倍，出现输入光场的正像；MMI区域的长度LMMI为拍长的奇数倍，出现输入光场的镜像；
为缩减波长复用器尺寸并将波长为1310nm和1550nm的光分开，MMI区域沿光传播方向设置两行周期排列的亚波长光栅，亚波长光栅用于调控1310nm和1550nm两个波长的拍长，MMI区域的长度LMMI满足：LMMI＝pLπ1310＝(p+q)Lπ1550，q为奇数，p为正整数，Lπ1310为1310nm拍长，Lπ1550为15500nm拍长，即经过MMI区域后，一个波长的光形成正像，通过第二绝热锥波导，然后从第一输出波导输出；另一个波长的光形成镜像，通过第三绝热锥波导，然后从第二输出波导输出，最终实现1310nm和1550nm波长分离。
2.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，MMI区域的长度LMMI为34.5μm，且所述MMI区域的长度LMMI既是1310nm拍长的二倍，也是1550nm拍长的三倍。
3.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，所述MMI区域中两行周期排列的亚波长光栅分别沿MMI区域WMMI/3和(2WMMI)/3宽度横向排列，WMMI为MMI区域的宽度。
4.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，MMI区域的宽度WMMI为2μm。
5.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，两行亚波长光栅的周期长度相同，周期长度Λ为80-200nm；亚波长光栅包括交替设置的低折射率段和高折射率段，低折射率段的材料为二氧化硅，高折射率段的材料为硅，低折射率段的长度a为40-140nm；
进一步优选的，亚波长光栅的周期长度Λ为180nm，低折射率段的长度a为100nm。
6.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，两行亚波长光栅的宽度均相同，亚波长光栅的宽度为40-100nm，亚波长光栅的宽度WSWG小于MMI区域的宽度WMMI的0.05倍；
进一步优选的，亚波长光栅的宽度为60nm。
7.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，输入波导的宽度、第一输出波导的宽度和第二输出波导的宽度均为450nm。
8.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，第一绝热锥波导、第二绝热锥波导和第三绝热锥波导的窄端宽度分别与输入波导的宽度、第一输出波导的宽度和第二输出波导的宽度相同；
第一绝热锥波导的宽端宽度、第二绝热锥波导的宽端宽度和第三绝热锥波导的宽端宽度相同，第一绝热锥波导的宽端宽度、第二绝热锥波导的宽端宽度和第三绝热锥波导的宽端宽度均为450-1000nm；
进一步优选的，第一绝热锥波导的宽端宽度、第二绝热锥波导的宽端宽度和第三绝热锥波导的宽端宽度均为900nm。
9.根据权利要求1所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，第一绝热锥波导的长度与第二绝热锥波导的长度、第三绝热锥波导的长度相同，第一绝热锥波导的长度、第二绝热锥波导的长度和第三绝热锥波导的长度均为5μm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于多模干涉原理的紧凑型波长复用器，其特征在于，所述波长复用器部件通过光刻工艺制备在衬底的上表面。
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