CN115720114A - 一种wdm器件、wdm-mdm混合器件及其光通信方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种WDM器件、WDM‑MDM混合器件及其光通信方法。其中，WDM器件包括AWG芯片，AWG芯片具有输入端以及输出端，输入端包括x组输入端口，每组输入端口均包括m条输入波导，输出端包括m条输出波导；其中，各组输入端口的光信号传输波长不同，同组输入端口内的m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p，同组输入端口内任意相邻的两条输入波导之间的通道间隔为p/m，x和m均为大于1的正整数，p为大于0的正整数；xm条输入波导传输的光信号被复用至m条输出波导，m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。本申请减小了WDM‑MDM混合器件的占用空间，有利于整个系统的小型化。

Description

一种WDM器件、WDM-MDM混合器件及其光通信方法

【技术领域】

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种WDM器件、WDM-MDM混合器件及其光通信方法。

【背景技术】

随着5G、云计算、AR(Augmented Reality，增强现实)/VR(Virtual Reality，虚拟现实)及AIoT(Artificial Intelligence&Internet of Things，人工智能和物联网)等技术的快速发展，人们对于通信容量的需求也随之攀升。为了满足日益提升的带宽(即数据传输)需求，研究人员发展了TDM(Time DivisionMultiplexing，时分复用)、WDM(WavelengthDivision Multiplexing，波分复用)、PDM(Polarization Division Multiplexing，偏振复用)等技术。

WDM器件是一种将许多载有信息但波长不同的光信号合成一束以沿着单根光纤传输的器件，在传输到信号的接收端之后，其再用某种方法将各个不同波长的光信号分开；可见，这种器件可以同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都由某种特定波长的光来传送，而每种特定波长的光都是一个波长信道。现有的WDM器件包括多种不同的类型，比如：AWG(Arrayed WaveguideGrating，阵列波导光栅)，其设计灵活，信号通道数量多，损耗和串扰低，这些优点使其成为最常用的WDM器件之一；微环谐振器，其在复用/解复用信道较少时面积很小，但对加工要求较高，且在用于多波长信道复用时需要多个单元级联；刻蚀衍射光栅，其结构紧凑但对光栅反射面的要求较高，使得其对加工的要求较高；级联马赫-曾德干涉仪，其损耗小，具有平坦的传输通带，但随着信道数的增加需要增加级联的单元数。

现有的AWG由输入波导、两个自由传播区、阵列波导和输出波导组成，从解复用角度来看，光从其中一条输入波导输入，在第一个自由传播区发散到阵列波导的输入孔径中，经过相邻长度差为ΔL的阵列波导后产生相位差，之后再通过第二个自由传播区的罗兰圆结构将不同波长的光聚焦到不同的位置以从不同的输出波导输出，从而实现了波长解复用的功能；同理，波长复用的过程即为上述解复用的逆过程。此外，在AWG中选择的材料主要包括绝缘体上硅、磷化铟、二氧化硅和聚合物等。

但是，根据香农定理，单根单模光纤的传输容量即将达到理论极限，为了突破单根单模光纤传输容量的物理限制，研究人员开始对SDM(Space Division Multiplexing，空分复用)技术进行研究，这项技术有望推动下一代光纤通信系统的技术变革。MDM(Moduledivision multiplexing，模分复用)技术作为SDM技术的一种常见表现形式，其利用各个模式之间的正交性，将光信息加载在各个正交的模式上成为多个并行的独立信道，从而在空间维度上提升了光纤通信系统的通信容量。

虽然上文所提及的技术都可以在一定程度上提升单根光纤的数据承载能力，但是当这些技术在光纤通信系统中单独使用时对整个系统的数据容量的提升是非常局限的。为了尽可能地提升通信容量，人们往往会将不同技术结合起来，同时在不同的维度上提升光纤通信系统的容量，从而使光纤通信系统带宽有更高倍率的增长。作为上一代光纤通信系统中主要使用的技术和有望成为未来光纤通信系统容量主要增长点的技术，WDM技术和MDM技术开始被结合在一起以达到更高倍率的通信容量提升。我们将WDM器件与MDM器件结合在一起的器件称为WDM-MDM混合器件。

相关技术中，WDM-MDM混合器件内的WDM器件通常作为MDM器件的光源使用，即WDM器件输出的光信号会被MDM器件接收并使用，其中，WDM器件主要用于实现将x个波长复用到m个并行的输出端口中，MDM器件主要用于实现根据m个并行的输出端口输出的光信号产生m个模式。但是，单个WDM器件无法实现此过程，即如果想要实现此过程，那么必须使用多个WDM器件，从而导致光纤通信系统的占用空间较大，不利于整个系统的小型化，制造成本、损耗也会相应增大。

因此，有必要对上述WDM器件的结构进行改进。

【发明内容】

本申请提供了一种WDM器件、WDM-MDM混合器件及其光通信方法，旨在解决相关技术中WDM-MDM混合器件的占用空间较大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种WDM器件，包括AWG芯片，AWG芯片具有输入端以及输出端，输入端包括x组输入端口，每组输入端口均包括m条输入波导，输出端包括m条输出波导；其中，各组输入端口的光信号传输波长不同，同组输入端口内的m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p，同组输入端口内任意相邻的两条输入波导之间的通道间隔为p/m，x和m均为大于1的正整数，p为大于0的正整数；xm条输入波导传输的光信号被复用至m条输出波导，m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。

本申请实施例第二方面提供了一种WDM-MDM混合器件，包括MDM器件和本申请实施例第一方面所述的WDM器件，其中，MDM器件用于接收并根据WDM器件内m条输出波导输出的复用后的光信号产生m个模式。

本申请实施例第三方面提供了一种光通信方法，应用于本申请实施例第二方面所述的WDM-MDM混合器件，包括：

分别向xm条输入波导传输光信号；

将xm条输入波导传输的光信号复用至m条输出波导；

通过m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：

在AWG芯片的输入端设置x(x≥2)组输入端口，每组输入端口均包括m条输入波导，同时在AWG芯片的输出端设置m(m≥2)条输出波导；其中，各组输入端口的光信号传输波长不同，同组输入端口内的m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p(p＞0)，同组输入端口内任意相邻的两条输入波导之间的通道间隔为p/m。在实际应用中，xm条输入波导传输的光信号被复用至m条输出波导，m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。由此可发现，本申请仅通过一个AWG芯片便实现了m条输出波导的并行输出，即与MDM器件结合后无需设置多个AWG芯片，减小了WDM-MDM混合器件所占用的空间，有利于整个系统的小型化，同时也降低了制造成本和功耗；并且，将WDM器件与MDM器件结合构成WDM-MDM混合器件后，可以同时在多个(x个)波长下产生多个(m个)模式，对于增加光纤通信容量非常有意义。本申请的设计思路灵活，可以根据波长数(即x)、波长间隔(即p)以及需要的模式数量(即m)来设计不同的AWG芯片，从而可以拓展到更多波长和更多模式，也就是说本申请具有很强的可拓展性。

【附图说明】

为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的WDM器件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的WDM-MDM混合器件的原理图；

图3为本申请实施例提供的WDM-MDM混合器件的效果验证图。

【具体实施方式】

为了使本申请的目的、技术方案以及优点更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，也即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

原理：

模式复用器(即MDM器件)的一个特征是一个输入端口对应产生一个模式，想要产生m(大于或等于2的正整数)个模式就需要m个输入端口，即WDM器件需要实现m个并行输出，或者是说，如果要组成混合复用器(即WDM-MDM混合器件)，WDM器件需要将x(x为大于或等于2的正整数)个波长复用到m个并行的输出端口中。针对模式复用器的这一要求且尽可能提升整个混合复用器的性能和集成度，本申请实施例提出了一种特殊的AWG(相当于WDM器件)设计，通过本申请实施例的设计可以在没有合束器增加额外损耗和系统复杂度的情况下仅通过单独的一个AWG就能将x个波长同时复用到m个并行端口中。我们针对多平面光转换模式复用器(简称为MPLC模式复用器)设计并制造加工了一个2×8四波长聚合物并行AWG(意为：2条输出波导，8条输入波导，8条输入波导传输四个波长，AWG的材质采用聚合物，2条输出波导并行输出；可以参见图1或图2(a)中的2×8聚合物AWG芯片)，工作于o波段，以20nm通道间隔同时复用到两路输出波导。我们将输入光纤阵列、AWG芯片和微透镜阵列封装在一起作为波分复用准直光源，然后将其与针对宽带宽优化的MPLC模式复用器对准，在4个波长下都能产生两个同轴的linearpolarized(LP)模式(LP11、LP21)，组成一个4波长2模式的8通道混合复用器。实验结果展示出在四个波长下都能产生较好的LP模式。运用这种AWG设计理念，可以设计更多的并行输出端口来增加同轴的模式数量，也可以增加波长通道数量，从而更大限度地提升光纤通信系统的传输容量。

以我们设计的MPLC模式复用器为例，其输入端(相当于AWG的输出端)需要为250微米间隔的1×2排列的高斯准直光(即两条输出波导输出的光信号)。在自由空间中，准直光束经过反射依次入射到相位掩模板的4个相位平面上(此处的4个仅作为一种示例，相位平面的数量实际可以为多个，即可以小于4也可以大于4)，经过最后一次反射后产生2个同轴的LP模式(LP11，LP21)。为了让模式复用器能更好地与AWG结合，我们的MPLC模式复用器针对CWDM进行了多波长优化，在1271～1331nm波长范围内都实现了很好的模式转换效果。在本申请实施例中，我们需要将8个光源产生的波长间隔为20nm的4个波长同时复用到两个并行的输出波导中，针对这一需求有几种思路：第一，使用2个相同的通道间隔为20nm的1×4AWG，这种方案显然不利于器件的小型化；第二，在每个输入波导前加入一个耦合器将两个相同波长的光源的光合束到一个通道间隔为20nm的2×4AWG的输入波导中，这个方案增加了器件的复杂度，且加入的合束器将会引入额外的损耗。

针对这一需求，我们提供了一个新的思路，并设计了一个2×8AWG作为波分复用器，包括8个输入波导，2个输出波导。虽然要将20nm间隔的波长进行复用，但在设计AWG时，我们将通道间隔改为10nm，将输入波导分为4组，每组中波长相同，每组间的波长间隔为20nm，最后4个波长间隔为20nm的光被复用到两个并行输出波导。这个设计原理如图2(b)、(c)所示，图中展示了AWG路由器的传输矩阵，可以看到N×N AWG路由器的特点为：输入信号与输出信号之间具有循环位移特性；在AWG上有N个输入端口，每个输入端口输入N个不同波长的光信号，经过AWG后，每个输出端口输出的N个不同波长的光信号分别来自于N个不同的输入端口。我们选择其中的两个输出端口进行分析，如图2(c)所示为一个4×4AWG输入输出矩阵，虚线圆圈代表设计的AWG的通道间隔为20nm时的情况，当我们需要将4个波长间隔为20nm的光信号(λ₁、λ₂、λ₃、λ₄)同时复用到两路输出端口(即输出波导)时，我们需要在每个输入端口(即输入波导)输入不同波长的光，这种方案也需要引入4个合束器，不利于器件小型化，也增加了器件插入损耗。

图2(b)为一个8×8AWG输入输出矩阵，虚线圆圈也代表设计通道间隔为20nm情况。以复用到第5、第6输出端口为例，需要在输入端口1、7、8同时输入两个不同波长的光信号，同样需要合束器的使用。实线圆圈代表设计通道间隔为10nm的情况(此时λ₁～λ₈每个波长间隔为10nm，需要复用20nm间隔波长我们以λ₂、λ₄、λ₆、λ₈为例)，为了方便区分，选择输出端口3、4为例。可以看到每个输入端只需要输入一个波长，相同波长的两个光信号在输入端刚好错开了一个位置。根据这一原理，我们可以将8个光源产生的光分别耦合进8个独立的输入端口，不需要合束器的使用，仅通过一个AWG结构(即AWG芯片)就能将4个波长间隔为20nm的光信号复用到2路并行输出端口中。

根据模拟，在其他条件相同的情况下，这样的设计相比于1×4AWG几乎不会产生额外的损耗。同理，需要将x个波长间隔为P(nm)的光信号复用到m路并行输出端口时，可以将设计通道间隔设计为p/m(nm)，设计一个m×xmAWG，输入端分为x组输入端口，各组分别包括m条输入波导，各组分别传输不同的波长。通过这一设计思路，可以大大减少AWG的使用数量，同时混合解复用器的占地面积也大大减小。

设计与仿真：

当我们要将波分复用器与模式复用器结合时，我们需要考虑两者之间的兼容性。以我们所用的MPLC模式复用器为例，需要考虑两者之间的光斑匹配问题。MPLC模式复用器需要几百微米束腰直径的准直高斯光作为光源，显然基于绝缘体上硅和磷化铟材料的AWG因为其过小的波导横截面积而不适合与MPLC模式复用器结合。在二氧化硅材料和聚合物材料中，因为聚合物材料相对于二氧化硅材料具有成本低廉，工艺简单的优点，所以我们选择了针对聚合物材料来设计与制造AWG。

MPLC模式复用器需要准直基模高斯光束作为输入，要求AWG的波导一定要满足单模条件。在满足单模条件情况下，需要使波导尺寸尽可能大以降低与单模光纤阵列的耦合损耗，这要求折射率差尽可能小，但过小的折射率差将导致较大的弯曲半径。我们选择SU-8系列材料(比如SU-8 1040)作为波导芯层的材料，这是一种负性紫外光刻胶，通过紫外掩模曝光并显影后就能形成波导结构，大大减少了加工流程，提高了加工效率，且SU-8显影后侧壁质量好，在o波段有较高的透过率。我们选择NOA61系列材料作为波导包层的材料，这是一种常见的紫外固化胶。SU-8和NOA61的折射率分别为1.575和1.542，则两者的相对折射率差为2.14％。在1271～1341nm范围内都要满足单模条件，经过仿真我们得到单模截止波导宽度为3.0353μm。将加工误差加入考虑，我们将波导尺寸选择为2.8×2.8μm，包层厚度选择6μm以保证芯层的光不会散射出去。芯层和包层厚度根据不同的旋涂参数来确定。

在确定了基本的参数后，我们基于有限差分光束传播法对AWG进行了仿真。需要重点提到的是为了得到一个均匀光谱响应，我们将AWG波长通道数设置为14，其自由光谱区为25.3Thz，只有中间8个通道被使用。为了减少条形波导与自由光谱区之间的损耗，我们在它们之间加入了锥形波导。根据仿真结果，我们对AWG的各个结构参数进行了优化，两个不同输出端的情况下，器件损耗都在2.67-1.37dB之间，损耗非均匀性大约为1.24dB。我们设计的这个2×8并行AWG有两种串扰需要考虑：第一种是同一波长下的两个不同输入波导对同一个输出波导的串扰，称之为输入通道间串扰；第二种是同一波长下同一输入波导对不同输出波导的串扰，称之为输出通道间串扰。仿真结果显示两种串扰都小于-30dB。

加工与测试：

加工流程为：通过一次旋涂将一层6μm的NOA61旋涂在硅衬底上，然后迅速用365nm紫外灯完成固化；放入50℃烘箱老化12小时使其在高温下保持稳定性；等离子体轰击大约15s为了使SU-8与下包层有更好的粘附性；然后旋涂一层2.8μm的SU-8，在前烘、紫外光刻和后烘之后，通过显影可以直接得到AWG芯层结构。在后烘之后再次旋涂一层6μm的NOA61并固化；最后用光纤研磨纸对波导端面进行打磨以降低耦合损耗。

为了表征加工的AWG器件，我们使用一个o波导可调谐激光器作为光源，在入射光纤上使用一个偏振控制器控制偏振，以此了解AWG的偏振相关性。为了降低耦合损耗，我们在测试AWG器件的时候使用锥形光纤将光耦合到输入波导中并在AWG输出波导处接收输出光。最后用光功率计读取输出的功率。使用俯视和后视观察系统方便进行粗对准，输入与输出用两个六轴位移台调节以达到最大耦合效率。

为了使AWG的准直光能与MPLC模式复用器对准，需要将单模光纤阵列，AWG芯片和微透镜阵列封装为一个整体。为了方便封装，我们将三者放在一个有着4个不同高度的铝基板上使三者光轴大致在同一水平线上。先后将三者移动到最佳耦合位置并使用EMI3410紫外固化胶进行封装。我们使用o波段可调谐激光器作为光源并在输入光纤使用偏振控制器控制偏振态。如图3(a)中的示意图所示，AWG波长复用准直光作为MPLCLP模式复用器的输入光，最后使用CCD进行成像。在这里MPLCLP模式复用器为反射式硅基液晶空间光调制器(SLM)与反射镜的组合，其中SLM上加载了我们设计优化的多平面相位全息图。加载的多平面相位全息图除了针对多个波长进行了优化外，还根据AWG波分复用准直光的束腰直径进行了优化。加载的4个多平面相位全息图如图3(a)中虚线框所示。模式光斑图的模拟结果在图3(b)中给出，实验测量到的在不同波长下产生的两组LP模式光斑图如图3(c)所示。从图中可以看到每个波长下的LP模式光斑都与模拟结果相近。实验结果证实了本申请实施例提出的混合复用器的可行性，运用这一概念，将来可以数倍增加光纤通信系统的传输容量。此并行AWG的设计思路设计灵活，可以根据波长数，波长间隔，需要的模式数量来设计不同的AWG结构。不限于我们的实验，可以拓展到更多波长和模式，具有很强的可拓展性。当然，也可以与其他类型的模式复用/解复用器结合以得到更广泛的应用。

综上所述，本申请实施例提供了一种WDM器件，包括AWG芯片，AWG芯片具有输入端和输出端，输入端包括x组输入端口，每组输入端口均包括m条输入波导，输出端包括m条输出波导；其中，各组输入端口的光信号传输波长不同，同组输入端口内的m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p，同组输入端口内任意相邻的两条输入波导之间的通道间隔为p/m，x和m均为大于或等于2的正整数，p为大于0的正整数。在实际应用中，xm条输入波导传输的光信号被复用至m条输出波导，m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式。在一个实例中，x等于4，m等于2，p等于20nm。

具体地，AWG芯片的材质优选为聚合物。基于此，输入波导和输出波导的芯层的材质均为SU-8系列紫外光刻胶，输入波导和输出波导的包层的材质均为NOA61系列紫外固化胶，且芯层与包层之间的相对折射率差为2.14％。

进一步地，该WDM器件还可以包括xm个光源和xm条输入光纤(即图2(a)中的光纤阵列)，xm条输入光纤分别连接于xm条输入波导，输入光纤用于将相应光源发射的光信号传输至相应的输入波导。该WDM器件还可以包括微透镜阵列(即图2(a)中的微透镜阵列)，微透镜阵列包括分别与m条输出波导对应的m个微透镜，微透镜用于准直相应输出波导输出的复用后的光信号。

本申请实施例还提供了一种WDM-MDM混合器件，包括MDM器件和本申请实施例提供的WDM器件，其中，MDM器件用于接收并根据WDM器件内m条输出波导输出的复用后的光信号产生m个模式。具体地，MDM器件包括相位掩模板(即图2(a)中的相位掩模板)和反射镜(即图2(a)中的反射镜)，其中，相位掩模板具有多个相位平面(以4个为例，即图2(a)中的P1、P3、P5、P7)，m条输出波导输出的复用后的光信号在多个相位平面与反射镜之间依次反射后产生m个模式(比如图2(a)中的两个LP模式，LP11和LP21)。可以理解的是，基于该WDM-MDM混合器件的光通信方案为：通过xm个光源及xm条输入光纤分别向xm条输入波导传输光信号；将xm条输入波导传输的光信号复用至m条输出波导；通过m条输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使MDM器件产生m个模式，具体为在相位掩膜板的多个相位平面与反射镜之间依次反射后产生m个模式。

本申请实施例仅通过一个AWG芯片便实现了m条输出波导的并行输出，即与MDM器件结合后无需设置多个AWG芯片，减小了WDM-MDM混合器件的占用空间，有利于整个系统的小型化，同时也降低了制造成本和功耗；并且，将WDM器件与MDM器件结合构成WDM-MDM混合器件后，可以同时在多个(x个)波长下产生多个(m个)模式，对于增加光纤通信容量非常有意义。本申请实施例的设计思路灵活，可以根据波长数(即x)、波长间隔(即p)以及需要的模式数量(即m)来设计不同的AWG芯片，从而可以拓展到更多波长和更多模式，也就是说本申请具有很强的可拓展性。

此外，需要补充的是，本申请实施例是针对MPLC模式复用器(产生m个LP模式)设计的，AWG输出光斑大小需要为几百微米，所以本申请实施例使用的是聚合物材料；聚合物材料加工步骤简单，成本较低，适合于实验初步证实可行性阶段，但是其损耗较高，不适合大规模量产，将来可以使用更加成熟的二氧化硅材料，损耗会降低，器件物理性质会更加稳定；针对其他类型的模式复用器，例如波导型模式复用器，可以基于绝缘体上硅、磷化铟等材料进行设计与加工。本申请实施例中的实验是针对波长间隔为20nm、4个波长两个LP模式设计的，针对更多波长和模式数量，也可以根据这种设计方法来进行设计与加工。针对WDM-MDM混合复用技术，其中的波长复用技术也可以采用级联的微环谐振器等其他类型的波分复用器结构。

需要说明的是，本申请内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于产品类实施例而言，由于其与方法类实施例相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法类实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，在本申请内容中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种WDM器件，其特征在于，包括AWG芯片，所述AWG芯片具有输入端和输出端，所述输入端包括x组输入端口，每组所述输入端口均包括m条输入波导，所述输出端包括m条输出波导；其中，各组所述输入端口的光信号传输波长不同，同组所述输入端口内的所述m条输入波导的光信号传输波长相同，任意相邻的两组所述输入端口的光信号传输波长之间的波长间隔为p，同组所述输入端口内任意相邻的两条所述输入波导之间的通道间隔为p/m，x和m均为大于1的正整数，p为大于0的正整数；xm条所述输入波导传输的光信号被复用至m条所述输出波导，m条所述输出波导输出复用后的光信号至MDM器件以使所述MDM器件产生m个模式。

2.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，x等于4，m等于2，p等于20nm。

3.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，所述AWG芯片的材质为聚合物。

4.如权利要求3所述的WDM器件，其特征在于，所述输入波导和所述输出波导的芯层的材质均为SU-8系列紫外光刻胶，所述输入波导和所述输出波导的包层的材质均为NOA61系列紫外固化胶。

5.如权利要求4所述的WDM器件，其特征在于，所述芯层与所述包层之间的相对折射率差为2.14％。

6.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，还包括xm个光源和xm条输入光纤，所述xm条输入光纤分别连接于xm条所述输入波导，所述输入光纤用于将相应所述光源发射的光信号传输至相应的所述输入波导。

7.如权利要求1所述的WDM器件，其特征在于，还包括微透镜阵列，所述微透镜阵列包括分别与所述m条输出波导对应的m个微透镜，所述微透镜用于准直相应所述输出波导输出的复用后的光信号。

8.一种WDM-MDM混合器件，其特征在于，包括MDM器件和如权利要求1-7任一项所述的WDM器件，其中，所述MDM器件用于接收并根据所述WDM器件内m条所述输出波导输出的复用后的光信号产生m个模式。

9.如权利要求8所述的WDM-MDM混合器件，其特征在于，所述MDM器件包括相位掩模板和反射镜，其中，所述相位掩模板具有多个相位平面，m条所述输出波导输出的复用后的光信号在所述多个相位平面与所述反射镜之间依次反射后产生m个模式。

10.一种光通信方法，其特征在于，应用于如权利要求8或9所述的WDM-MDM混合器件，包括：

分别向xm条所述输入波导传输光信号；

将xm条所述输入波导传输的光信号复用至m条所述输出波导；

通过m条所述输出波导输出复用后的光信号至所述MDM器件以使所述MDM器件产生m个模式。

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