[發明專利]一種波分復用器和硅光集成芯片

有效

• 申請號: 202010184838.6
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN113406747B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 郭德汾;李顯堯
• 申請（專利權）人: 蘇州旭創科技有限公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種波分復用器和硅光集成芯片，該波分復用器包括設于硅基上的至少兩個偏振控制結構和至少一個偏振無關的馬赫?曾德爾干涉儀；單個所述偏振控制結構包括兩個輸入端口和一個輸出端口；單個所述馬赫?曾德爾干涉儀包括兩個輸入端口和一個光信號輸出端口，所述光信號輸出端口用于輸出合波光信號；所述偏振控制結構的輸出端口連接所述馬赫?曾德爾干涉儀的輸入端口。采用可設計帶寬的偏振控制結構，提高波分復用器的光學帶寬、降低光學損耗；減少需要調節反饋的相移臂數量，降低了器件的整體功耗；而且偏振控制結構的制作容差大、穩定性好，可有效提高波分復用器的可靠性和良率。

技術領域

本申請涉及光通信技術領域，尤其涉及一種波分復用器和硅光集成芯片。

背景技術

波分復用技術是增加光通信容量的有效手段，關鍵器件是波分復用器件(MUX)和波分解復用器件(DEMUX)。平面波導型波分復用器的主要結構有陣列波導光柵、刻蝕衍射光柵和級聯馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)等。

硅光芯片是實現光互連的關鍵器件，能夠有效降低光通信中模塊的成本。如圖1所示，目前，硅光中的級聯馬赫-曾德爾干涉儀結構的波分復用器，以四通道的波分復用為例，包括3個馬赫-曾德爾干涉儀10’并聯和級聯組成，單個馬赫-曾德爾干涉儀10’包括兩個2×2的3dB耦合器11’和兩個連接臂12’、一個監視探測器13’，其中一個連接臂為可調相移臂(圖中以虛線表示)。使用時需要結合監視探測器13’對級聯的各個馬赫-曾德爾干涉儀10’的可調相移臂進行調節，調節過程不方便，功耗較大。3dB耦合器11’的光學帶寬有限，多個級聯的馬赫-曾德爾干涉儀10’的波分復用器的光路中具有多個3dB耦合器11’，明顯降低了波分復用器的性能。

發明內容

本申請的目的在于提供一種波分復用器及硅光集成芯片，減少了相移臂的數量，具有功耗較低、光學帶寬較大、易于調節和穩定性好等優點。

為了實現上述目的之一，本申請提供了一種波分復用器，包括設于硅基上的至少兩個偏振控制結構和至少一個偏振無關的馬赫-曾德爾干涉儀；

單個所述偏振控制結構包括兩個輸入端口和一個輸出端口；單個所述馬赫-曾德爾干涉儀包括兩個輸入端口和一個光信號輸出端口，所述光信號輸出端口用于輸出合波光信號；所述偏振控制結構的輸出端口連接所述馬赫-曾德爾干涉儀的輸入端口；

單個所述偏振控制結構接收入射線偏振光中的兩路線偏振光，合成一路具有相互垂直的兩個線偏振態的次合波光信號輸出，并由所述馬赫-曾德爾干涉儀的一個輸入端口輸入；所述至少一個偏振無關的馬赫-曾德爾干涉儀接收所述至少兩個偏振控制結構輸出的次合波光信號，合為一路具有相互垂直的兩個線偏振態的合波光信號輸出。

作為實施方式的進一步改進，所述波分復用器包括n個偏振控制結構和n-1個偏振無關的馬赫-曾德爾干涉儀，其中n為大于或等于2的整數。

作為實施方式的進一步改進，所述偏振控制結構為一集成的偏振旋轉-合束器。

作為實施方式的進一步改進，所述集成的偏振旋轉-合束器包括直通波導和交叉波導、分別連接所述直通波導和交叉波導的直通端口和交叉端口，以及連接所述直通波導的模式變換結構；所述直通波導與所述交叉波導組成模式復用結構；所述直通端口和交叉端口均包括條波導轉脊波導的楔形結構；所述模式變換結構為雙層楔形的模式變換結構。

作為實施方式的進一步改進，所述偏振控制結構包括一偏振旋轉器和一偏振合束器。

作為實施方式的進一步改進，所述偏振合束器包括三個相同的模式轉換耦合器組成，單個模式轉換耦合器包括一個單模接入波導和一個多模總線波導；

所述三個模式轉換耦合器中的第一模式轉換耦合器和第二模式轉換耦合器并列設置，第三模式轉換耦合器的多模總線波導連接第一模式轉換耦合器的多模總線波導，單模接入波導連接第二模式轉換耦合器的單模接入波導的輸出端。