[發(fā)明專利]一種微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器

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• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109991700A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 方青;顧苗苗;陳曉鈴;張志群
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122;G02B6/293;G02F1/01
• 代理公司: 暫無信息
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本發(fā)明涉及一種微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器，屬于半導體光信號傳輸技術領域。該微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器，從下至上包括硅襯底、隔離層、波導層、上包層、加熱電極和電極引線，所述波導層包括陣列波導光柵、若干個傳輸波導和若干個微環(huán)諧振濾波器，陣列波導光柵中設有若干個輸出波導，每個輸出波導均通過一個傳輸波導連接一個微環(huán)諧振濾波器，陣列波導光柵中若干個輸出波導依次通過若干個傳輸波導連接若干個微環(huán)諧振濾波器組成微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器。本發(fā)明不但能夠通過AWG進行一次濾波、微環(huán)諧振濾波器進行二次濾波得到優(yōu)異的串擾特性，同時確保器件的總損耗與單個AWG相當。

技術領域

本發(fā)明涉及一種微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器，屬于半導體光信號傳輸技術領域。

背景技術

光纖的產(chǎn)生和發(fā)展，使得長距離、大容量光通信得以實現(xiàn)。由光通信的傳輸損耗低、帶寬寬、抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量好、保密性好等特點，廣受人們青睞。現(xiàn)計算機和多媒體通信等技術進步，信息傳輸量與日俱增，促進了光通信技術朝著大容量、長距離、波分復用、光纖技術、光放大等方向發(fā)展。波分復用器是波分復用技術的關鍵器件，也是光纖通信系統(tǒng)中的關鍵器件。光波分復用器是對光波波長進行分離與合成的器件。與CMOS技術兼容的硅光子技術快速發(fā)展，硅光子器件具有小尺寸和低功耗的特點，且能夠跟IC器件進行單片集成，可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和多功能集成。SOI材料有著優(yōu)異的光學性能且與COMS集成電路工藝兼容，可降低光子集成器件成本，因此硅基絕緣（SOI）COMS硅光子技術是現(xiàn)光纖通信領域的研究熱點。SOI基片作為波導芯層的硅與埋氧層SiO₂之間的折射率差高達40%，可以在波導中實現(xiàn)強光學限制。目前硅光子中4種波分復用器有：刻蝕衍射光柵（EDG）、微環(huán)諧振濾波器（MRR）、級聯(lián)MZI和陣列波導光柵（AWG）。其中刻蝕衍射光柵無法實現(xiàn)密集波分復用，適用范圍有一定的限制；微環(huán)諧振濾波器利用諧振波長實現(xiàn)解復用，需級聯(lián)不同半徑的微環(huán)，受工藝影響，穩(wěn)定的波長間隔較難控制，一般需要對微環(huán)熱調(diào)諧，增加了功耗；MZI通過臂長差實現(xiàn)波分復用，通道數(shù)較多時，隨著級聯(lián)次數(shù)的增加，芯片尺寸會成倍增加，不適宜通道數(shù)較多的解復用。因此三種硅光子器件未在波分復用領域廣泛應用。硅光子陣列波導光柵是一種綜合性能最優(yōu)的波分復用/解復用器，在許多密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)和模塊中有重要的地位。目前基于二氧化硅波導的商用AWG已經(jīng)實現(xiàn)了幾百個通道數(shù)，通道間隔可達1GHz。隨著技術的發(fā)展，傳輸速率和器件功耗的要求越來越嚴格，雖然硅光子器件集成度高、尺寸小，但也限制了一些關鍵器件的性能。硅光AWG的串擾主要來自于器件尺寸極度減小后響應譜受陣列波導寬度影響極大，導致AWG器件的串擾性能不佳，無法大規(guī)模應用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器。本發(fā)明通過在硅光AWG輸出端集成微環(huán)諧振濾波器實現(xiàn)二次濾波。通過對波長調(diào)諧系統(tǒng)的操作，調(diào)節(jié)微環(huán)諧振濾波器的諧振波長，使諧振波長與其連接的硅光AWG輸出通道對應輸出波長一致，從而能夠?qū)﹃嚵胁▽Ч鈻泡敵霾ㄩL信號進一步濾波，實現(xiàn)低串擾特性，有效解決硅光AWG器件串擾性能不佳的問題，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)。

一種微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器，從下至上包括硅襯底、隔離層、波導層、上包層、加熱電極和電極引線，所述波導層包括陣列波導光柵110、若干個傳輸波導120和若干個微環(huán)諧振濾波器130，陣列波導光柵110中設有若干個輸出波導5，每個輸出波導5均通過一個傳輸波導120連接一個微環(huán)諧振濾波器130，陣列波導光柵110中若干個輸出波導5依次通過若干個傳輸波導120連接若干個微環(huán)諧振濾波器130組成微環(huán)集成的陣列波導光柵波分復用器。

所述陣列波導光柵110包括輸入波導1、輸入平板波導2、陣列波導3、輸出平板波導4和輸出波導5，輸入波導1連接輸入平板波導2，輸入平板波導2通過陣列波導3連接輸出平板波導4，輸入平板波導2和輸出平板波導4設置成羅蘭圓結構，輸出平板波導4連接輸出波導5。

所述輸入波導1與輸出波導5數(shù)目為任意正整數(shù)，輸出波導5數(shù)目根據(jù)波分復用需要為任意正整數(shù)，陣列波導3數(shù)目由器件結構設計確定。