[發明專利]一種偏振-波長混合復用器的設計方法

有效

• 申請號: 201910943243.1
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110673265B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李珂;朱京平;毛玉政;張寧;李浩翔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明公開了一種偏振?波長混合復用器的設計方法，包括偏振分束光柵耦合器、兩輸入波導、Bragg反射器型凹面衍射光柵、自由傳輸區、兩輸出波導陣列，其方法是首先利用偏振分束光柵耦合器將入射光分成TE偏振、TM偏振兩部分，再根據一維光子晶體理論及光柵閃耀條件確定可將兩種偏振光均高效衍射的Bragg光柵結構參數，然后利用凹面衍射光柵角色散關系確定兩偏振光對應輸入波導相對光柵面法線的入射角關系。本發明與傳統凹面衍射光柵波分復用器相比，將偏振分束光柵耦合器輸出的兩偏振光以不同角度分別入射到衍射光柵，利用Bragg光柵對兩種偏振光的高效衍射，實現了在不增加激光器數量的前提下，有效增加輸出通道數、提高器件集成度。

【技術領域】

本發明屬于光通信、光探測技術領域，涉及一種偏振-波長混合復用器的設計方法。

【背景技術】

復用器作為光通信、光探測領域的重要器件，廣泛應用于光通信擴容、氣體探測等。平面光波導型復用器因其集成度高、成本低、性能穩定等優勢成為復用器發展的主流方向。平面光波導型復用器主要包括：①以陣列波導光柵(Arrayed Waveguide Grating，AWG)及蝕刻衍射光柵(Etched Diffraction Grating，EDG)為基礎的波分復用器(Wavelength-Division-Multiplexer，WDM)；②基于起偏器(Polarizers)、偏振分束器(Polarizing BeamSplitters，PBS)、偏振旋轉器(Polarization Rotators，PR)的偏振分復用器(Polarization-Division-Multiplexer，PDM)；③利用導波模式進行復用的模分復用器(Mode-Division-Multiplexer，MDM)；④一些新穎的混合復用器，可同時實現多種復用技術。這些技術利用多波長、雙偏振、多模式，使得多通道數據平行傳輸。尤其是PDM和MDM技術，可在不增加激光器的情況下極大增長鏈路容量，減小了系統尺寸及成本。

Bragg反射器型凹面衍射光柵作為一種新型EDG，因其尺寸小、衍射效率高、工藝簡單得到廣泛關注。其利用羅蘭圓成像原理，入射光波導位于羅蘭圓上，經光柵圓上的一系列光柵齒面反射后，在自由傳輸區干涉、衍射，并重新聚焦于羅蘭圓上，有效提高了器件集成度。Pierre Pottier等人基于1/4波長理論設計了橢圓線型Bragg反射器凹面衍射光柵，并基于此進行了微型光譜儀的設計與加工(Integrated Microspectrometer withElliptical Bragg Mirror Enhanced Diffraction Grating on Silicon on Insulator,ACS Photonics,2014,1(5):430-436)；毛玉政等人利用一維光子晶體能帶理論控制Bragg反射器型凹面衍射光柵的衍射帶中心波長(Perfect matching of concave diffractiongratingwith continuously circular Bragg mirrorson SOI platform,Journal of theOptical Society of America A,2019,36(4):641-646)。由于兩種偏振光對應平板波導有效折射率的差異，上述研究均為針對單一偏振光的波分復用，沒有充分利用導波偏振特性進行通道加倍，且實際光通信應用中的入射光信號不是線偏振光，這意味著經上述波分復用器后，線路中的信號會損失近一半光功率。

【發明內容】

本發明的目的在于解決現有技術中光通信應用中的入射光經波分復用器后，線路中的信號會損失進一半光功率的問題，提供一種偏振-波長混合復用器的設計方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：