[發明專利]基于正弦空間調制的陣列波導

有效

• 申請號: 201710498851.7
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107144918B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 郭德汾;儲濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/12;G02B6/125
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種基于正弦空間調制的陣列波導，包括：至少兩條并行傳輸的波導；其中，至少兩條并行傳輸的波導在空間上沿著傳輸方向經由正弦波調制。在波導間隔很小的情況下，通過將陣列波導在空間上進行正弦調制，并選擇調制參數，保證了相鄰的兩條波導并行無耦合傳輸，既實現了高密度、低串擾，又顯著減小了陣列波導的占地面積，并且還能通過優化設置調制參數以減小傳輸損耗。

技術領域

本公開屬于光通訊領域，涉及一種基于正弦空間調制的陣列波導。

背景技術

陣列波導是實現光器件如波分復用器、光學相控陣列等的基本結構，高密度的陣列波導有助于波分復用器波長分辨率和光學相控陣列性能的提高。另一方面，空分復用可以進一步提高光通信和光互連的通信容量，其需要高密度無串擾的多模波導或者陣列波導。因而實現陣列波導的高密度、低串擾是提高光器件性能的關鍵。

傳統的陣列波導的波導寬度和波導間隔都相等，一般為了保證相鄰波導之間沒有耦合，將其間隔設置的較大，那么導致陣列波導需要占用很大的面積，不利于集成。之后有研究提出了一種改進的波導超晶格結構，使波導的寬度彼此不同，可以在較小波導間隔下實現陣列波導的高密度低串擾傳輸，但是這種結構的每個波導寬度都需要特殊的設計，不利于工程化、成本較高。另外也有研究提出利用彎曲波導來實現小間隔，并且降低各個波導之間的串擾，從而減小其占用面積，但是該結構對波導的彎曲半徑有限制，使得能夠高密度低串擾傳輸的波導數目有限。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種基于正弦空間調制的陣列波導，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種基于正弦空間調制的陣列波導，包括：至少兩條并行傳輸的波導；其中，至少兩條并行傳輸的波導在空間上沿著傳輸方向經由正弦波調制。

在本公開的一些實施例中，至少兩條并行傳輸的波導的調制參數滿足：至少兩條并行傳輸的波導的對稱耦合模式和反對稱耦合模式的有效傳播常數差等于零，使相鄰波導間無耦合。

在本公開的一些實施例中，調制參數包括：波導寬度，相鄰波導間隔，正弦空間調制振幅以及正弦空間調制周期。

在本公開的一些實施例中，至少兩條并行傳輸的波導的調制參數滿足：

其中，Δβ_eff為對稱耦合模式和反對稱耦合模式的有效傳播常數差；β_even為對稱耦合模式的傳播常數；β_odd為反對稱耦合模式的傳播常數；J₀為零階貝塞爾函數；n_eff為單獨一根波導存在的模式的有效折射率；W為波導寬度；D為波導間隔；A為正弦空間調制振幅；T為正弦空間調制周期。

在本公開的一些實施例中，至少兩條并行傳輸的波導的調制參數還滿足：最小曲率半徑的值為最大，使波導的傳輸損耗最小，其中，最小曲率半徑滿足：

R_min＝T²/4π²A

其中，R_min為最小曲率半徑。

在本公開的一些實施例中，至少兩條并行傳輸的波導具有相同的尺寸。

在本公開的一些實施例中，所有波導在空間上由相同的調制參數進行調制。

在本公開的一些實施例中，至少兩條并行傳輸的波導中，相鄰兩個波導之間的間隔相等。

在本公開的一些實施例中，波導為平面波導或非平面波導。