[發明專利]一種光波導多級耦合模分復用器

有效

• 申請號: 202210210877.8
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114839718B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王廷云;張汝歡;鄧傳魯;黃懌;張小貝
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/125;G02B6/12;G02B6/26
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 馮瑞

本發明公開了一種光波導多級耦合模分復用器，包括光波導層和基底層。光波導層包括第一光波導和第二光波導；第二光波導包括傳輸光波導和多個耦合結構；每個耦合結構包括耦合光波導和連接光波導；耦合光波導和傳輸光波導通過連接光波導連接；耦合光波導平行于傳輸光波導；耦合光波導與第一光波導之間的距離小于傳輸光波導與第一光波導之間的距離；當光波在所述第一光波導中傳播時，第二光波導中的所述多個耦合結構將第一光波導的模式功率依次耦合，并將依次耦合的模式功率進行疊加，在輸出端輸出耦合疊加后的功率。本發明在光波導間隔不變的情況下，通過增加多個耦合結構，并將耦合的模式功率疊加，提高了光波導模式之間的耦合效率。

技術領域

本發明涉及光波導板互連技術領域，特別是涉及一種光波導多級耦合模分復用器。

背景技術

近年來，數據中心、超級計算機等領域對數據處理的要求越來越高，提高數據傳輸帶寬并高速處理數據成為亟待解決的問題，背板光互連技術憑借著大帶寬、低功耗、抗電磁干擾能力強等優勢成為近年來光通信領域的研究熱點。

在光互連系統的眾多關鍵技術中，模分復用技術是繼波分復用、偏振復用技術后能夠進一步提升信息傳輸容量的復用技術，其使用不同的模式承載多路信號。使用聚合物材料制備光波導型器件是近年來集成光路的研究熱點，其中光波導型模分復用器可以將單模波導中的基模與少模波導中的高階模進行轉換，實現模式的復用，提升系統傳輸容量，因而成為模分復用系統中的重要器件，得到了廣泛研究。

模式耦合理論是模分復用器的重要理論支撐，該理論是指在滿足耦合條件的情況下，光波功率在不同光波導的模式之間或者是在同一光波導的不同模式之間轉移。目前有許多關于模分復用器的研究內容，文獻“應用于模分復用的聚合物光波導非對稱定向耦合器研究”分析了非對稱定向耦合技術的模式耦合條件、影響光波導耦合效率和耦合長度的因素等，并且對光波導制備工藝進行了介紹；文獻“光波導三模式模分復用器研究”對非對稱定向耦合進行了研究，并且對光波導間隔對模分復用的影響做了仿真分析，該文獻指出，模式耦合效率隨著光波導間隔的增加先增大后減小，但是耦合長度是一直增加的，且增速變快。對于能夠發生耦合的光波導來說，理論上能夠得到最大耦合效率的光波導間隔一般較小，但是光波導間隔太小會給光波導的制備工藝增加難度，光波導制備過程中曝光、顯影等過程中有許多不可控因素會導致實際制備的光波導與理論設計的存在較大誤差，因此難以進行大規模批量生產。

目前定向耦合型模分復用器由主光波導和副光波導組成，主光波導和副光波導均是直波導，主光波導和副光波導之間的間隔較大，副光波導將主波導的功率耦合到副光波導中，在副光波導中進行傳播最后輸出，耦合效率低；經過上述研究表明，理論上光波導之間的距離越近，耦合的功率越多，耦合效率越高，但是光波導間隔太小會給光波導的制備工藝增加難度，在光波導制備中曝光、顯影等過程中有許多不可控因素會導致實際制備的光波導與理論設計的存在較大誤差，因此難以實現。

綜上所述可以看出，如何在光波導間隔較大且保持不變的情況下提高耦合效率目前有待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種光波導多級耦合模分復用器解決在光波導間隔不變的情況下提高耦合效率的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種光波導多級耦合模分復用器，包括：光波導層，所述光波導層包括第一光波導和第二光波導；

所述第二光波導包括傳輸光波導和多個耦合結構；

每個耦合結構包括耦合光波導和連接光波導；

所述耦合光波導和所述傳輸光波導通過所述連接光波導連接；

所述耦合光波導平行所述傳輸光波導；

所述耦合光波導與所述第一光波導之間的距離小于所述傳輸光波導與所述第一光波導之間的距離；