[發明專利]模分復用設計區域參數優化方法、復用/解復用器及系統

有效

• 申請號: 202310557866.1
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116299864B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 高陽;張磊;焦文婷;張萌徠;尹坤
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;G02B6/293;H04J14/04;H04J14/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

本發明涉及模分復用設計區域參數優化方法、復用/解復用器及系統，復用/解復用器包括分為多段的多模波導和至少一個單模波導，多模波導通過模分復用設計區域與單模波導連接，單模波導、模分復用設計區域和光的模式一一對應，多模波導的一端和每個單模波導分別連接不同的波分復用/解復用器，模分復用設計區域被劃分為多個單元，每個模分復用設計區域的單元的狀態由與不同波長下對應的多模波導經過模分復用設計區域后向下一段多模波導分別輸出的TEsubgt;0/subgt;模式正相關的品質因子決定。與現有技術相比，本發明具有增大信道數量，提高光纖通信容量等優點。

技術領域

本發明涉及微納光電子元器件技術領域，尤其是涉及模分復用設計區域參數優化方法、復用/解復用器及系統。

背景技術

由于光學非線性和光纖熔融效應的影響，基于單模光纖的通信系統的傳輸容量已經接近極限（約?100?Tbit/s）。隨著近年來?5G?技術、云計算、大數據、人工智能等新型技術的迅猛發展，基于單模光纖的通信系統已越來越難以滿足日益增長的通信流量需求。為了解決這一問題，多種復用技術被相繼提出，如波分復用（Wavelength?DivisionMultiplexing,?WDM）、模分復用（Mode?Division?Multiplexing,?MDM）等。WDM技術的發展時間長，目前已經十分成熟并早已投入商用。1310?nm和1550?nm波長分離（解復用）和組合（復用）是許多光學應用中的重要功能。一個重要的例子是光纖到戶應用，其中1550?nm和1310?nm波長可分別用于傳輸數據/語音和視頻。

然而，WDM的發展受到了光纖放大器的帶寬以及光纖非線性效應的限制，此外，WDM系統中每個波長通道都需要一個獨立的激光源和一個驅動器，當涉及到更多的波長信道時，將大大提高通信系統的成本和復雜度，這些因素都限制了WDM技術對于通信系統傳輸容量的提升限度。模分復用技術是將相互獨立的不同模式作為信息的載體，少模光纖作為信息的傳輸媒介，能在有限的空間內提供更多數據的復用功能。同時，MDM基于少模光纖，在制造難易度、布線、維護等方面與標準SMF系統更兼容。近年來，為了更大幅度地提升通信網絡傳輸能力，混合復用的概念也被提出，即將WDM與MDM復用技術相結合，實現信道數量的成倍增加，并取得了較多的研究進展。

WDM與MDM混合復用技術的實現離不開關鍵的波分-模分混合復用器。對于實現覆蓋1310?nm和1550?nm波長的波分-模分混合復用器來說，1310?nm和1550?nm的波分復用器已經可以通過多種結構實現（Goto?N.,?Yip?G.?L.?Y-branch?wavelength?multi/demultiplexer?for?gamma?=1.30?and?1.55?μm[J].?Electronics?Letters,?1990,?26(2):102-103.）（Tervonen?A.,?Poyhonen.?P.?A?guided-wave?Mach-Zehnderinterferometer?structure?for?wavelength?multiplexing[J].?IEEE?PhotonicsTechnology?Letters,?1991,?3(6):?516-518.）（Ibrahim?M.?H.?,?Lee?S.?Y.,?Chin?M.K.,?et?al.?Multimode?interference?wavelength?multi/demultiplexer?for?1310?and1550?nm?operation?based?on?BCB?4024-40?photodefinable?polymer[J].?OpticsCommunications,?2007,?273(2):383-388.）。但是對于模分復用部分，尤其是為實現波分和模分的混合復用下的模分復用部分，由于波長跨度大，現有的基于傳統光子器件設計規則的模分復用器很難同時工作于1310?nm和1550?nm波長下。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供的模分復用設計區域參數優化方法、復用/解復用器及系統，實現波分和模分的混合復用/解復用，能對模式混合、波長混合的光進行解復用，有效提高了通信系統的信道數量，增大光纖通信容量。