[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)片上多波長復(fù)用的系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911248042.6
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110850524A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒俊;王昌輝;張明
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/126
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種實現(xiàn)片上多波長復(fù)用的系統(tǒng)，包括陣列波導(dǎo)光柵、偏振旋轉(zhuǎn)器和偏振合波器，所述的陣列波導(dǎo)光柵的上輸出端和偏振旋轉(zhuǎn)器的輸入端相連接，偏振旋轉(zhuǎn)器的輸出端和偏振合波器的上輸入端相連接，同時陣列波導(dǎo)光柵的下輸出端和偏振合波器的下輸入端相連接。本發(fā)明提出了一種高折射率平臺上利用陣列波導(dǎo)光柵實現(xiàn)片上多波長復(fù)用的系統(tǒng)。本發(fā)明實現(xiàn)不同輸入波長的復(fù)用輸出；減小基于陣列波導(dǎo)光柵的光波長復(fù)用器的尺寸；適用于高折射率差平臺上制作的光波長復(fù)用器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及片上多波長復(fù)用器，尤其涉及將多個不同波長的光復(fù)用到一根光波導(dǎo)或光纖中傳輸。

背景技術(shù)

光波長復(fù)用器能實現(xiàn)將多路不同波長的光信號復(fù)用到一根光波導(dǎo)或光纖中傳輸，大大提高了通信容量，在基于波分復(fù)用光通信系統(tǒng)中有著非常重要的作用。目前商用的基于波分復(fù)用器件的光發(fā)射模塊的合波器主要利用低折射率平臺(比如Silica-on-silicon，硅基底上的二氧化硅平臺)的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)，它具有損耗低，偏振不敏感和光纖耦合時耦合損耗小的特點，但是由于波導(dǎo)的折射率差較小，該器件的尺寸較大，不適用于大規(guī)模集成且超緊湊型的光子鏈路中。

隨著近年來芯片集成技術(shù)的發(fā)展，為了進(jìn)一步降低集成系統(tǒng)的尺寸和成本，基于高折射率平臺，特別是絕緣體上的硅平臺(Silicon-on-insulator，SOI)的光子器件得到了廣泛的研究。同時，由于SOI平臺的制作工藝完全兼容于CMOS制作工藝，大大降低了該平臺光子器件的制作成本并能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。此外，基于SOI平臺的混合集成技術(shù)也得到了大量研究，它能將III-V半導(dǎo)體激光器、調(diào)制器和探測器等混合集成到SOI平臺，以實現(xiàn)一個功能化的模塊單元，比如光發(fā)射模塊，光接收模塊等。目前數(shù)據(jù)中心的光模塊已逐漸轉(zhuǎn)向硅光平臺，并在該平臺上混合集成基于其他材料(InP,Ge,LiNO₃)的器件，以實現(xiàn)高性能、低成本的光模塊。基于SOI材料的波分復(fù)用器是光模塊的核心部件，它主要基于如下四類結(jié)構(gòu)：級聯(lián)馬赫增德爾干涉儀、級聯(lián)微環(huán)、蝕刻衍射光柵、陣列波導(dǎo)光柵。而陣列波導(dǎo)光柵在工藝制作、工藝容差和性能方面都極具優(yōu)勢，在SOI平臺上的波分復(fù)用系統(tǒng)中備受親睞。考慮到高折射率平臺下，陣列波導(dǎo)光柵的性能與器件本身的尺寸成反比關(guān)系，即器件的尺寸越大，受到的影響因素越多，比如薄膜的厚度均勻性、光刻顯影和刻蝕后波導(dǎo)寬度的一致性等，同時制作工藝的不完美帶來的側(cè)壁粗糙的影響也會因為器件尺寸大而更大，這都大大裂化了器件的性能。另一方面，較小尺寸的器件也降低了成本，為更高密度的集成提供了可能。所以，結(jié)構(gòu)緊湊且性能優(yōu)秀的陣列波導(dǎo)光柵在片上多波長復(fù)用和解復(fù)用芯片中十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了能實現(xiàn)超緊湊的基于波分復(fù)用的光發(fā)射器，本發(fā)明提出了一種高折射率平臺上利用陣列波導(dǎo)光柵實現(xiàn)片上多波長復(fù)用的系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種實現(xiàn)片上多波長復(fù)用的系統(tǒng)，包括陣列波導(dǎo)光柵、偏振旋轉(zhuǎn)器和偏振合波器，所述的陣列波導(dǎo)光柵的上輸出端和偏振旋轉(zhuǎn)器的輸入端相連接，偏振旋轉(zhuǎn)器的輸出端和偏振合波器的上輸入端相連接，同時陣列波導(dǎo)光柵的下輸出端和偏振合波器的下輸入端相連接。

進(jìn)一步，所述陣列波導(dǎo)光柵具有2N個輸入端口和2個輸出端口，該2N個輸入端口分成2組，第一組編號從#1,#3,…,#2N-1，第二組編號從#2,#4,…,#2N，且相鄰數(shù)字編號#N和#N-1之間的波長間隔為Δλ，即第一組和第二組編號內(nèi)相鄰編號的波長間隔為2×Δλ。第一組編號的各波長信號從上輸出端口輸出，另一組編號的各波長信號從下輸出端口輸出。

再進(jìn)一步，所述陣列波導(dǎo)光柵的2個輸出端口具有相同的輸出角度θ₀。

更進(jìn)一步，偏振旋轉(zhuǎn)器將輸入TE偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)到TM偏振態(tài)輸出或從TM偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)到TE偏振態(tài)輸出。