[發明專利]一種可調諧光濾波器及應用其的光通信設備

有效

• 申請號: 202110765221.8
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113466998B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 付鑫;牛佳琪;張磊;楊尚霖;楊林
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02F1/01;G02F1/035
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開提供了一種可調諧光濾波器，包括：光波導單元，用于輸入待處理的寬帶光信號，并為光信號提供不經過濾波處理的光路傳輸路徑，以及輸出濾波后的光信號；微環光濾波器單元，包括N級微環光濾波器，用于對待處理的寬帶光信號進行濾波處理；其中N為大于1的整數；光開關單元，用于接收光信號，并通過切換光開關單元來控制光信號的傳輸路徑，以使光信號至少經過一級微環光濾波器的濾波處理，形成新的自由光譜區。本公開提供的可調諧光濾波器采用多級微環光濾波器單元，該可調諧光濾波器的體積較小，可通過半導體平面工藝集成于半導體平臺上，穩定度高、損耗低且調節和控制難度小。

技術領域

本公開涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種可調諧光濾波器及應用其的光通信設備。

背景技術

在光網絡傳輸中，可重構光分插復用器(ROADM)是實現現行的WDM網絡邁向全光網絡過程的關鍵節點器件。光學濾波器作為下一代ROADM的關鍵單元，除了現有研究較為廣泛的中心波長及濾波帶寬的可調諧特性之外，自由光譜區的靈活性也是ROADM系統的重要指標。

常見的光學濾波器常采用布拉格光纖光柵(FBG，Fiber Bragg Grating)、馬赫-曾德(MZ，MachZehnder)、微環諧振器(MRR)等結構，但單獨采用上述結構時會存在自由光譜區不可調諧的問題，從而無法滿足ROADM系統對光濾波器自由光譜區靈活性的需求。

發明內容

有鑒于此，本公開提供了一種可調諧光濾波器及應用其的光通信設備。

本公開的一方面，提供了一種可調諧光濾波器，包括：

光波導單元，用于輸入待處理的寬帶光信號，并為光信號提供不經過濾波處理的光路傳輸路徑，以及輸出濾波后的光信號；微環光濾波器單元，包括N級微環光濾波器，用于對待處理的寬帶光信號進行濾波處理；其中N為大于1的整數；光開關單元，用于接收光信號，并通過切換光開關單元來控制光信號的傳輸路徑，以使光信號至少經過一級微環光濾波器的濾波處理，形成新的自由光譜區。

進一步地，光開關單元包括M個光開關，M為大于1的整數；微環光濾波器單元包括第一微環光濾波器和多個微環光濾波器子單元，每個微環光濾波器子單元包括至少一級微環光濾波器；第一微環光濾波器用于對待處理的寬帶光信號進行初次濾波；M個光開關與多個微環光濾波器子單元交錯排列，通過切換每個光開關的狀態來控制初次濾波后的光信號的傳輸路徑，以形成新的自由光譜區。

進一步地，光波導單元包括：輸入光波導，用于輸入待處理的寬帶光信號；M-1級中間光波導，用于在光路中形成對應于光開關后且不經過對應微環光濾波器子單元的光路部分；M為大于1的整數；輸出光波導，用于輸出濾波后的光信號。

進一步地，每級微環光濾波器在諧振波長處具有周期性的下載光譜；每級微環光濾波器包括直波導和微環諧振器，微環諧振器設于直波導一側，用于將直波導中滿足微環諧振條件的光信號波段從光譜中濾去。

進一步地，每級微環光濾波器的設計參數相同，其中，設計參數至少包括：微環諧振器與直波導之間的距離；微環諧振器的半徑；直波導的寬度和厚度；以及微環諧振器和直波導采用的材料；當待處理的寬帶光信號經過K個微環光濾波器時，自由光譜區的大小為只經過一級微環光濾波器所形成的自由光譜區大小的1/K，其中K為正整數。

進一步地，通過對N級微環光濾波器的諧振波長進行獨立調諧，能夠實現微環光濾波器單元諧振波長的可調諧。

進一步地，光開關單元的狀態切換以及微環光濾波器的諧振波長調諧通過熱光效應或電光效應來實現。

進一步地，光開關單元和/或微環光濾波器采用的材料包括鈮酸鋰、硅、二氧化硅、磷化銦或砷化鎵。

進一步地，光開關單元采用定向耦合型光開關或MZI型光開關。

本公開的另一方面提供了一種應用如上所述的可調諧光濾波器的光通信設備。