[發明專利]一種基于單片集成的雙偏振模式復用-解復用芯片

有效

• 申請號: 201910070179.0
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109709643B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 戴道鋅;葉超超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;H04J14/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

本發明公開了一種基于單片集成的雙偏振模式復用?解復用芯片。每個偏振合束器的兩個輸入端分別與各自輸入單模波導連接，輸出端與模斑轉換器的輸入端連接，模斑轉換器的輸出端與連接波導的一端連接，連接波導的另一端則經模式復用器與輸出多模波導連接；作為復用器，光信號從輸入單模波導輸入并從輸出多模波導輸出；作為解復用器，光信號從輸出多模波導輸入并從輸入單模波導輸出。本發明能將多路信號分別加載至同一多模波導中的N個本征模上，形成模式復用，同時結合偏振復用技術，擴大傳輸容量，具有便于與片上光互聯系統連接，與少模光纖相耦合等突出優點。

技術領域

本發明涉及復用-解復用器，特別是涉及一種基于單片集成的雙偏振模式復用-解復用芯片。

背景技術

眾所周知，長距離光通信已經取得巨大成功。同樣地，光互聯作為一種新的互聯方式，可克服傳統電互聯存在的瓶頸問題，引起了廣泛關注。當前光互聯不斷向超短距離互聯推進，其通信容量需求日益增長。針對光互聯系統數據傳輸量大的特點，最直接的方法是借用長距離光纖通信系統中常用的波分復用（WDM）技術。

然而，波分復用系統需要多路激光器或可調諧激光器等價格昂貴的元件或模塊，因而成本很高，很大程度上將限制它在光互聯系統中的廣泛應用。因此，急需發展新的復用技術，從而降低波分復用系統的成本。模式復用技術在多模光纖通信中很早就被提出，但由于光纖模式控制（如轉化、激發）技術難題使之進展緩慢。最近，人們提出采用少模光纖技術，可將通信容量提升數倍，并有效克服模間串擾，因而成為當前的研究熱點。對于基于少模光纖的模式復用系統，其核心器件是模式（解）復用器，用于實現各階模式的合/分。文獻【Daoxin Dai,Jian Wang,and Yaocheng Shi,“Silicon mode (de)multiplexer enablinghigh capacity photonic networks-on-chip with a single-wavelength-carrierlight,”Opt.Let.38,1422-1424,2013】給出了一種基于級聯非對稱定向耦合器的多通道集成光波導模式復用-解復用器，易于擴展，可實現多通道。在此基礎上，文獻【Jian Wang,Sailing He,and Daoxin Dai,“On-chip silicon 8-channel hybrid (de)multiplexerenabling simultaneous mode- and polarization-division-multiplexing.”LaserPhotonics Reviews.8(2):L18-L22,2014】給出了一種實現雙偏振模式復用器，可實現兩組正交偏振態的基模及高階模的合/分。然而這種設計要求非對稱定向耦合器具有顯著的偏振敏感性，通常需采用超高折射率差光波導方可實現，因此比較適合于片上光互聯系統，但與少模光纖耦合則存在一定困難。文獻【Nobutomo Hanzawa等,“Two-mode PLC-based modemulti/demultiplexer for mode and wavelength division multiplexedtransmission.”Opt. Express.21(22): 25752–25760,2013】給出了一種基于SiO₂光波導的非對稱定向耦合器，可實現與少模光纖的耦合，但存在偏振不敏感特性，很難實現偏振復用，且SiO₂波導尺寸較大不適合于片上光互聯系統。因此，現有技術缺少一種既適合于片上光互聯系統又便于與少模光纖耦合連接的多通道集成光波導雙偏振模式復用-解復用器。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于單片集成的雙偏振模式復用-解復用芯片，能將多路信號分別加載至同一多模波導中的N個本征模上，形成模式復用，同時結合偏振復用技術，擴大傳輸容量，便于與片上光互聯系統連接，與少模光纖相耦合。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：