[發明專利]一種光學混頻器

有效

• 申請號: 201811422085.7
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109358396B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳代高;肖希;王磊;張宇;胡曉;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司;武漢光谷信息光電子創新中心有限公司
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;G02B6/293
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 陳銳

本發明公開了一種光學混頻器，涉及相干光通信領域，包括光交叉、多模彎曲波導、2個輸入分束器以及2個輸出分束器；2個輸入分束器用于：分別對信號光和本振光進行分束后，通過多模彎曲波導傳輸至光交叉；光交叉用于：對2個輸入分束器的輸出光進行交叉傳輸后，分別通過多模彎曲波導傳輸至2個輸出分束器；多模彎曲波導用于：基模光進入多模彎曲波導后產生多模干涉，在多模彎曲波導的出口處形成基模光出射；2個輸出分束器用于：接收光交叉出射并經多模彎曲波導傳輸的光，輸出基模光。本發明能夠在擴大光學混頻器的帶寬、降低光學混頻器的插損的同時，提高光學混頻器的成品率。

技術領域

本發明涉及相干光通信領域，具體涉及一種光學混頻器。

背景技術

光學混頻器是相干光通信中一個至關重要的器件，用于相干信號的解調，光學混頻器的各通道出口的相位誤差必須非常小。

目前使用的光學混頻器一般為以下2種：

1、基于4×4(4個輸入端和4個輸出端)或2×4(2個輸入端和4個輸出端)的多模干涉儀的光學混頻器，該光學混頻器使用時，由于4×4或2×4多模干涉儀自身的特性，會導致光學混頻器帶寬較小，插損較大。

2、基于光交叉、以及1×2及2×2分束器的光學混頻器，該光學混頻器的各個光學器件之間采用單模波導連接；但是單模波導的有效折射率對波導寬度變化非常敏感，而工藝誤差引起實際制作波導寬度值的波動不可避免，這就最終導致基于單模波導的光學混頻器的相位誤差波動極大，進而使得光學混頻器的成品率較低。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明解決的技術問題為：如何在擴大光學混頻器的帶寬、降低光學混頻器的插損的同時，提高光學混頻器的成品率。

為達到以上目的，本發明提供的光學混頻器，包括光交叉、2個輸入分束器以及2個輸出分束器；

2個輸入分束器為n×2分束器，2個輸入分束器用于：分別對信號光和本振光進行分束后，通過多模彎曲波導傳輸至光交叉；

光交叉用于：對2個輸入分束器的輸出光進行交叉傳輸后，分別通過多模彎曲波導傳輸至2個輸出分束器；

多模彎曲波導用于：基模光進入多模彎曲波導后產生多模干涉，并在多模彎曲波導的出口處形成基模光出射；

2個輸出分束器均為2×2分束器，其用于：接收光交叉出射并經多模彎曲波導傳輸的基模光，輸出基模光。

通過上述方案可知，本發明使用2個n×2分束器實現基模光的入射，通過2個2×2分束器實現基模光的出射，2個輸出分束器的4個輸出端輸出的基模光的相對相位差分別為0°，180°，90°和270°(相對其中一個端口)，從而實現光的混頻；與現有技術中的4×4或2×4多模干涉儀相比，本發明n×2或2×2分束器會使得光學混頻器帶寬較大，插損較小。

與此同時，本發明的光交叉、輸入分束器和輸出分束器之間通過多模彎曲波導相連，其原理在于：在波導器件加工的過程中，由于局域光刻和刻蝕存在誤差，必然導致波導實際尺寸與設計值不同，且即使同一個器件在不同位置做出來的實際尺寸也會有所不同，這樣一來相位型器件的成品率就很難高。但是波導有效折射率的變化率會隨著波導寬度的增加而變小，意味著寬度較寬的多模波導對工藝誤差有著更高的容忍度，即相比于現有的基于單模波導的光學混頻器，采用多模彎曲波導可以使光學混頻器有較大的工藝容差，工藝精度要求低、成品率高。

在上述技術方案的基礎上，所述光交叉的數量為3個：第一光交叉、第二光交叉和第三光交叉，每個光交叉包括2個輸入端：第一輸入端和第二輸入端，還包括2個輸出端：第一輸出端和第二輸出端；所述2個輸入分束器為第一輸入分束器和第二輸入分束器，所述2個輸出分束器為第一輸出分束器和第二輸出分束器；