[發明專利]基于二維光子晶體的可重構光上下路復用器

無效

• 申請號: 200810035562.4
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101251628A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 任宏亮;胡衛生;姜淳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;H04B10/12
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種基于二維光子晶體的可重構光上下路復用器，適用于光纖通信系統和環形網絡。

背景技術

目前數據業務量在光網絡節點的爆炸性增長導致光網絡需要迅速的去增加網絡本身的傳輸容量。波分復用(WDM)技術能有效利用光纖的帶寬實現大容量、長距離光纖通信，能在用戶分配系統中增加業務數量，已經在光纖通信系統中廣泛使用。光上下路復用器(OADM)允許波長信號在光網絡節點被上下路，是構建WDM光通信系統的關鍵器件。在這些OADM中，可重構的光上下路復用器(ROADM)能夠配置波長通道和進行動態的波長路由，是WDM系統必不可少的器件。然而利用傳統的硅平板回路或者光纖得到的ROADM的尺寸都在厘米量級。在未來的光網絡發展中，為了充分利用十分寶貴的帶寬資源，波長通道間隔變的越來越窄，信道數變得越來越多。這就要求ROADM的尺寸不僅要足夠小，而且也要易于集成。另一方面，目前光子晶體的研究已經成為集成光學研究的熱點之一。這是因為光子晶體有很多優越的特性，如光子帶隙效應，基于此特性，許多光通信器件可能基于光子晶體來設計和制造，它們具有傳統器件所不具備的優越特性，尺寸小且易于集成。因此，設計和研制基于二維光子晶體、尺寸更加微小、易于集成的ROADM是未來WDM光通信系統的一個重要發展方向。

在基于二維光子晶體的上路或者下路復用器中，四端口系統，即在兩平行光子晶體波導結構中間放置兩個光子晶體微腔，是目前研究的比較成熟的一種方案。但是這種系統要求較為苛刻和復雜的共振設計，即兩波導間的兩個微腔模式要完全簡并，這可能給器件制作帶來很大的困難。四端口系統從結構上還有一個缺點，就是不易進行大規模的多波長上下路集成。在另外的一個三端口系統中，為獲得高的上下路效率，主波導末端被晶格結構堵上以便獲得100％的反射反饋。但是，在反射的光信號中，除了要下路的波長光信號進入下路波導外，其他所有波長的光都將被反射到入射端。如果這個器件在大規模的集成光路中使用將給整個系統帶來嚴重的信號干擾。而且在這個設計中，為了滿足相應的相位條件，反射面與下路波導之間距離的選擇隨下路波長而變化，所以不能保證在任意多波長通道上同時下路。因此基于二維光子晶體，研究新型的高效率上下路復用器是設計ROADM的關鍵步驟之一。

在基于二維光子晶體的光開關中，2×2定向耦合光開關是其中重要的一種。在定向耦合結構中，同時獲得短耦合長度和高消光比具有相互矛盾的關系。在均勻的定向耦合結構中，當奇偶模的傳播常數相差很大，將導致短耦合長度和低消光比。如果奇偶模傳播常數相差不大時，這個定向耦合結構將具有長耦合長度和高消光比。為了同時得到短耦合長度和高消光比，有研究者將光子晶體啁啾結構引入到此定向耦合結構中。但是，這個啁啾光子晶體結構涉及到許多空氣孔半徑的變化，可能導致較大的制作難度。另外，這種結構是靜態結構，沒有實現在光開關的“開”和“關”兩個狀態下的短耦合長度和高消光比。因此研究具有短耦合長度和高消光比的2×2定向耦合光開關是設計ROADM的另一個關鍵步驟。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于二維光子晶體的可重構光上下路復用器，具有尺寸微小，集成度高的優點。

為實現這一目的，本發明將基于二維光子晶體將光上下路復用器(OADM)、彎曲波導以及2×2光開關集成在一起構成一種新型的可重構光上下路復用器。