【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于多模硅基光子學(xué)多模模分復(fù)用/解復(fù)用，具體涉及一種基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器。
技術(shù)介紹
1、相比于傳統(tǒng)的銅線電互聯(lián)，基于soi(silicon-on-insulator，絕緣體上si)的片上光互連在數(shù)據(jù)傳輸上有巨大的潛在優(yōu)勢(shì)。目前，有以下幾種復(fù)用技術(shù)用于開(kāi)發(fā)光子學(xué)通信的數(shù)據(jù)容量：wdm(wave-division?multiplexing，波分復(fù)用)技術(shù)和pdm(polarizationdivision?multiplexing，極分復(fù)用)技術(shù)。作為一種互補(bǔ)，mdm(mode-divisionmultiplexing，模分復(fù)用)技術(shù)為片上光互連復(fù)用提供了另一個(gè)維度以進(jìn)一步提高片上光學(xué)通信的數(shù)據(jù)容量。模分復(fù)用器件是mdm系統(tǒng)的核心器件，用來(lái)激發(fā)、復(fù)用和解復(fù)用各階傳導(dǎo)模式。一個(gè)理想的模分復(fù)用器件應(yīng)該滿足低串?dāng)_、低插入損耗、較大的光學(xué)帶寬、制造容差和尺寸小?，F(xiàn)在已經(jīng)提出了多種模分復(fù)用器件，包括：非對(duì)稱定向耦合器、絕熱耦合器、非對(duì)稱y分支、級(jí)聯(lián)非對(duì)稱y分支和mmi(multimode?interference?coupler，多模干涉耦合器等。
2、但是，這些器件并沒(méi)有完全滿足理想的模分復(fù)用器件的要求。非對(duì)稱定向耦合器雖然帶寬很大，但是其制造容差很小，需要精準(zhǔn)控制耦合長(zhǎng)度以及波導(dǎo)的寬度，并且對(duì)于更多模式難以擴(kuò)展；絕熱耦合器、非對(duì)稱y分支、級(jí)聯(lián)非對(duì)稱y分支的尺寸很大，不利于高密度集成；單純利用mmi的模分復(fù)用器，雖然帶寬較大，尺寸較小，但是受制于級(jí)聯(lián)的相移器，其制造容差受到一定限制。>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器。本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
2、第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，所述四模模分復(fù)用分解復(fù)用器包括四模復(fù)用器和四模解復(fù)用器，所述四模復(fù)用器和所述四模解復(fù)用器通過(guò)四?？偩€波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)四個(gè)傳導(dǎo)模式的復(fù)用，所述四模復(fù)用器和所述四模解復(fù)用器互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述四模復(fù)用器包括：
3、第一單模輸入波導(dǎo)～第四單模輸入波導(dǎo)，用于分別接收入射光的功率，以分別在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)基模、二階模、一階模和三階模；
4、第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi，用于根據(jù)所述入射光的功率分別產(chǎn)生第四單模輸入波導(dǎo)的二階像和第三單模輸入波導(dǎo)的二階像；
5、第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi，用于根據(jù)所述入射光的功率分別產(chǎn)生第二單模輸入波導(dǎo)的二階像和第一單模輸入波導(dǎo)的二階像；
6、第一雙模y型波導(dǎo)，用于將所述第四單模輸入波導(dǎo)的二階像和所述第三單模輸入波導(dǎo)的二階像分別進(jìn)行π/2相位延遲后，再進(jìn)行光功率合成；
7、第二雙模y型波導(dǎo)，用于將所述第二單模輸入波導(dǎo)的二階像和所述第一單模輸入波導(dǎo)的二階像分別進(jìn)行π/2相位延遲后，再進(jìn)行光功率合成；
8、2×2多模輸入一般干涉型mmi，用于根據(jù)所述第一雙模y型波導(dǎo)的光功率合成結(jié)果、所述第二雙模y型波導(dǎo)的光功率合成結(jié)果，分別產(chǎn)生所述第一雙模y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)的二階像和所述第二雙模y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)的二階像；
9、第三雙模y型波導(dǎo)，用于將所述2×2多模輸入一般干涉型mmi上輸出端輸出的二階像分解為基模，對(duì)該基模進(jìn)行等路徑等相位控制，并對(duì)所述2×2多模輸入一般干涉型mmi下輸出端輸出的二階像進(jìn)行π/2相位延遲控制；
10、第四雙模y型波導(dǎo)，用于將經(jīng)所述第三雙模y型波導(dǎo)相位控制后的基模進(jìn)行光功率合成；
11、第五雙模y型波導(dǎo)，用于將所述2×2多模輸入一般干涉型mmi下輸出端輸出的二階像分解為基模，對(duì)該基模進(jìn)行等路徑等相位控制，并對(duì)所述2×2多模輸入一般干涉型mmi上輸出端輸出的二階像進(jìn)行π/2相位延遲控制；
12、第六雙模y型波導(dǎo)，用于將經(jīng)所述第五雙模y型波導(dǎo)相位延遲后的基模進(jìn)行光功率合成；
13、四模y型波導(dǎo)，用于將經(jīng)所述第六雙模y型波導(dǎo)的光功率合成結(jié)果、經(jīng)所述第四雙模y型波導(dǎo)的光功率合成結(jié)果繼續(xù)進(jìn)行光功率合成并將該光功率合成結(jié)果輸入四模總線波導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳輸所述基模、所述一階模、所述二階模和所述三階模。
14、在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，將所述第一單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后等相，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像并移相后等相，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)基模；將所述第二單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相差π，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像并移相后等相，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)二階模；將所述第三單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后等相，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相位差π，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)一階模；將所述第四單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相位差π，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相位差π，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)三階模。
15、在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi的輸入/輸出端的端口均設(shè)計(jì)有漸變波導(dǎo)，通過(guò)改變?cè)摑u變波導(dǎo)長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)各端口π/2的相位差。
16、在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi的輸入/輸出端的端口位于±we1/6處，we1為所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi考慮了goos-hahnchen位移后的有效寬度；
17、所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi的長(zhǎng)度為lπ1/2，lπ1為所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi中基模和一階模的拍長(zhǎng)。
18、在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述2×2多模輸入一般干涉型mmi的輸入/輸出端設(shè)計(jì)有漸變波導(dǎo)，該漸變波導(dǎo)與所述2×2多模輸入一般干涉型mmi的主波導(dǎo)的邊沿對(duì)齊。
19、在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述2×2多模輸入一般干涉型mmi的長(zhǎng)度為3lπ2，lπ2為所述2×2多模輸入一般干涉型mmi中基模和一階模的拍長(zhǎng)。
20、在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一雙模y型波導(dǎo)～第六雙模y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)支持基模、一階模兩個(gè)傳導(dǎo)模式，所述第一雙模y型波導(dǎo)～第六雙模y型波導(dǎo)的分支波導(dǎo)支持基模一個(gè)傳導(dǎo)模式；所述第三雙模y型波導(dǎo)和所述第四雙模y型波導(dǎo)互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述第五雙模y型波導(dǎo)和所述第六雙模y型波導(dǎo)互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述第三雙模y型波導(dǎo)和所述第四雙模y型波導(dǎo)組成的上分支與所述第五雙模y型波導(dǎo)和所述第六雙模y型波導(dǎo)組成的下分支構(gòu)成π/2的相位本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述四模模分復(fù)用分解復(fù)用器包括四模復(fù)用器和四模解復(fù)用器，所述四模復(fù)用器和所述四模解復(fù)用器通過(guò)四?？偩€波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)四個(gè)傳導(dǎo)模式的復(fù)用，所述四模復(fù)用器和所述四模解復(fù)用器互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述四模復(fù)用器包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，將所述第一單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI產(chǎn)生的二階像移相后等相，在所述2×2多模輸入一般干涉型MMI產(chǎn)生的二階像并移相后等相，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)基模；將所述第二單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI產(chǎn)生的二階像移相后相差Π，在所述2×2多模輸入一般干涉型MMI產(chǎn)生的二階像并移相后等相，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)二階模；將所述第三單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI產(chǎn)生的二階像移相后等相，在所述2×2多模輸入一般干涉型MMI產(chǎn)生的二階像移相后相位差Π，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)一階模；將所述第四單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI的輸入/輸出端的端口均設(shè)計(jì)有漸變波導(dǎo)，通過(guò)改變?cè)摑u變波導(dǎo)長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)各端口π/2的相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI的輸入/輸出端的端口位于±We1/6處，We1為所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI考慮了Goos-Hahnchen位移后的有效寬度；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述2×2多模輸入一般干涉型MMI的輸入/輸出端設(shè)計(jì)有漸變波導(dǎo)，該漸變波導(dǎo)與所述2×2多模輸入一般干涉型MMI的主波導(dǎo)的邊沿對(duì)齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述2×2多模輸入一般干涉型MMI的長(zhǎng)度為3Lπ2，Lπ2為所述2×2多模輸入一般干涉型MMI中基模和一階模的拍長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述第一雙模Y型波導(dǎo)～第六雙模Y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)支持基模、一階模兩個(gè)傳導(dǎo)模式，所述第一雙模Y型波導(dǎo)～第六雙模Y型波導(dǎo)的分支波導(dǎo)支持基模一個(gè)傳導(dǎo)模式；所述第三雙模Y型波導(dǎo)和所述第四雙模Y型波導(dǎo)互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述第五雙模Y型波導(dǎo)和所述第六雙模Y型波導(dǎo)互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述第三雙模Y型波導(dǎo)和所述第四雙模Y型波導(dǎo)組成的上分支與所述第五雙模Y型波導(dǎo)和所述第六雙模Y型波導(dǎo)組成的下分支構(gòu)成π/2的相位差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述四模Y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)的寬度與所述四模總線波導(dǎo)的寬度相同，且所述四模Y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)支持基模、一階模、二階模和三階模四個(gè)傳導(dǎo)模式；所述四模Y型波導(dǎo)的分支波導(dǎo)的寬度與所述第一雙模Y型波導(dǎo)～第六雙模Y型波導(dǎo)的主波導(dǎo)的寬度均相同，且所述四模Y型波導(dǎo)的分支波導(dǎo)支持基模和一階模兩個(gè)傳導(dǎo)模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述第一單模輸入波導(dǎo)～所述第四單模輸入波導(dǎo)、所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型MMI、所述第一雙模Y型波導(dǎo)～所述第六雙模Y型波導(dǎo)、所述2×2多模輸入一般干涉型MMI、所述四模Y型波導(dǎo)的橫截面均為矩形。
10.一種模式干涉幅度均衡器，其特征在于，所述模式干涉幅度均衡器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的基于Y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述四模模分復(fù)用分解復(fù)用器包括四模復(fù)用器和四模解復(fù)用器，所述四模復(fù)用器和所述四模解復(fù)用器通過(guò)四?？偩€波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)四個(gè)傳導(dǎo)模式的復(fù)用，所述四模復(fù)用器和所述四模解復(fù)用器互為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述四模復(fù)用器包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，將所述第一單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后等相，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像并移相后等相，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)基模；將所述第二單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相差π，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像并移相后等相，以在四模總線波導(dǎo)中激發(fā)二階模；將所述第三單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后等相，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相位差π，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)一階模；將所述第四單模輸入波導(dǎo)作為輸入端，則在所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相位差π，在所述2×2多模輸入一般干涉型mmi產(chǎn)生的二階像移相后相位差π，以在四?？偩€波導(dǎo)中激發(fā)三階模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi的輸入/輸出端的端口均設(shè)計(jì)有漸變波導(dǎo)，通過(guò)改變?cè)摑u變波導(dǎo)長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)各端口π/2的相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于y分支和多模干涉耦合器的四模模分復(fù)用分解復(fù)用器，其特征在于，所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi的輸入/輸出端的端口位于±we1/6處，we1為所述第一2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi、所述第二2×2單模輸入配對(duì)干涉型mmi考慮了goos-hahnchen位移后的有效寬度；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李亞明，韓寶彬，張博，閆勝虎，宋瑞良，劉軍，張海鵬，姚明旿，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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