[發明專利]一種基于級聯馬赫-曾德干涉儀型可重構梳狀濾波器及其制備方法

有效

• 申請號: 201310336252.7
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103399378A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 孫小菡;蔣衛鋒;戚健庭
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/125;G02B6/132;G02B6/136
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于集成光子器件技術領域，涉及一種基于級聯馬赫-曾德干涉儀型可重構梳狀濾波器及其制備方法。

背景技術

馬赫-曾德干涉儀?(英文全稱:?Mach-Zehnder?Interferometer，文中簡稱:?MZI)?作為相位檢測光路結構已在光傳感、通信系統中得到了廣泛的應用。在光纖通信中MZI通常用來作為光纖波分復用器、光調制器、光開關和波長轉換器等；在光傳感系統中由于MZI靈敏度非常高，可以用來測量電流、電磁場、溫度、壓力等微弱物理量。基于馬赫-曾德干涉儀的梳狀濾波器是光通信中的關鍵器件，尤其在密集波分復用系統中起到波長復用和解復用的關鍵作用。其中，制作梳狀濾波器的馬赫-曾德干涉儀主要分為兩類：第一類是傳統全光纖型MZI；第二種是基于平面光波光路?(英文全稱:?Planar?Lightwave?Circuit，文中簡稱:?PLC?)?的MZI。

傳統全光纖型MZI組成的梳狀濾波器由兩個3dB耦合器和兩個不同長度的臂組成，輸出特性固定。基于全光纖型MZI的梳狀濾波器結構簡單、體積小、重量輕、耐腐蝕、靈敏度高、和抗電磁干擾能力強，但是受溫度環境影響較大，從而導致系統性能穩定性低。

基于PLC工藝的MZI制作的梳狀濾波器，利用半導體工藝制備，具有結構緊湊、可批量制作、穩定性高等優點。其中基于硅上二氧化硅?(英文全稱:?Silica-on-Silicon，文中簡稱:?SoS)?工藝的PLC型梳狀濾波器是首先被應用于光通信、傳感系統中的PLC器件；并且其具有熱穩定、低非線性、高帶寬、集成高和成本低等特點。但是，基于PLC型MZI的梳狀濾波器一般兩臂光程差固定，從而限制其輸出特性固定不變，不利于光傳感、通信系統重構多變；而且單個MZI一般無法得到平頂濾波。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供了基于級聯馬赫-曾德干涉儀型可重構梳狀濾波器，梳狀濾波器可以實現相位精細可調、平頂型濾波(即輸出波型頂端較平)、熱穩定、低非線性、低傳輸損耗、高度集成、與單模光纖高效耦合，且結構簡單。同時，本發明還提供該梳狀濾波器的制備方法，該制備方法簡單、成本低、可批量制作。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于級聯馬赫-曾德干涉儀型可重構梳狀濾波器，該梳狀濾波器包括：平面光波光路PLC芯片和第一光纖陣列和第二光纖陣列，所述平面光波光路PLC芯片包括：硅襯底，在硅襯底上設有二氧化硅緩沖層，在二氧化硅緩沖層上設有波導，在波導上設有覆蓋層，所述波導包括輸入級Y分支、第一長度固定臂和第二長度固定臂、第一開放臂、第二開放臂、第三開放臂、和第四開放臂、第一級3dB耦合器和第二級3dB耦合器及輸出級3dB耦合器，所述第一長度固定臂的兩端分別與輸入級Y分支的下輸出端、第二級3dB耦合器的上輸入端連接，輸入級Y分支的上輸出端與第一開放臂的一端連接，第一級3dB耦合器的下輸入端與第二開放臂的一端連接，第三開放臂一端與輸出級3dB耦合器的上輸入端連接，第二固定臂的兩端分別與輸出級3dB耦合器的下輸入端、第二級3dB耦合器的上輸出端連接，第二級3dB耦合器的下輸出端與第四開放臂的一端連接；第一光纖陣列上的第一通道與輸入級Y分支的輸入端口連接，第一光纖陣列上的第三通道的兩端分別與第二開放臂的另一端、第二光纖陣列上的第一通道的一端連接，第一光纖陣列上的第四通道的一端與輸出級3dB耦合器的上輸出端口連接，第一光纖陣列上的第五通道的一端與輸出級3dB耦合器的下輸出端口連接，第一光纖陣列上的第六通道的兩端分別與第四開放臂的另一端、第二光纖陣列上的第四通道的一端連接；第二光纖陣列上的第二通道的兩端分別與第二光纖陣列上的第六通道的一端、第一級3dB耦合器的上輸出端口連接，第二光纖陣列上的第三通道的兩端分別與第二光纖陣列上的第五通道的一端、第一級3dB耦合器的下輸出端口連接，第二光纖陣列上的第一通道的另一端與第一開放臂的另一端連接，第二光纖陣列上的第四通道的另一端與第三開放臂的另一端連接，第二光纖陣列上的第五通道的另一端與第二級3dB耦合器的上輸入端口連接，第二光纖陣列上的第六通道的另一端與第二級3dB耦合器的下輸入端口連接。