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CN116094647A - 波分复用器 - Google Patents

波分复用器 Download PDF

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CN116094647A
CN116094647A CN202310056462.4A CN202310056462A CN116094647A CN 116094647 A CN116094647 A CN 116094647A CN 202310056462 A CN202310056462 A CN 202310056462A CN 116094647 A CN116094647 A CN 116094647A
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CN
China
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waveguide
mode
mach
zehnder interferometer
multimode
Prior art date
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Pending
Application number
CN202310056462.4A
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English (en)
Inventor
霍昱洁
付鑫
杨林
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Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN202310056462.4A priority Critical patent/CN116094647A/zh
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Abstract

本公开提供一种波分复用器，包括：输入光波导，用于输入待处理的包含多个波长的光信号；马赫曾德尔干涉仪模块，包括：第一马赫曾德尔干涉仪，第二马赫曾德尔干涉仪，输入端口与第一马赫曾德尔干涉仪的第一输出端口连接；以及第三马赫曾德尔干涉仪，输入端口与第一马赫曾德尔干涉仪的第二输出端口连接；输出波导模块，包括多个输出光波导；其中，第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，第一多模波导的长度大于第二多模波导的长度，马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。

Description

波分复用器
技术领域
本公开涉及光通信技术领域，更具体地，涉及一种波分复用器。
背景技术
波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术在如今光通信领域具有广泛应用，对于提高通信容量及数据传输速度具有重要意义。
目前，常见的波分复用器包括马赫曾德干涉仪、阵列波导光栅(ArrayedWaveguide Grating，AWG)以及波导布拉格光栅等。其中，基于马赫曾德干涉仪的波分复用器通道数量较少，但通带更为平坦、尺寸较小且具有较低的插入损耗和串扰，常用于数据中心等短距离光互联。传统的基于级联马赫曾德干涉仪的波分复用器大多采用非等臂长或非等臂宽的结构，中心波长位置对制造工艺和工作温度十分敏感，难以满足工业实际需求。
发明内容
为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种波分复用器，该波分复用器包括第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪，第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，第一多模波导的长度大于第二多模波导的长度，马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。
本公开的实施例的提供了一种波分复用器，包括：输入光波导，用于输入待处理的包含多个波长的光信号；马赫曾德尔干涉仪模块，包括：第一马赫曾德尔干涉仪，第二马赫曾德尔干涉仪，输入端口与上述第一马赫曾德尔干涉仪的第一输出端口连接；以及第三马赫曾德尔干涉仪，输入端口与上述第一马赫曾德尔干涉仪的第二输出端口连接；输出波导模块，包括多个输出光波导；其中，上述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，上述第一多模波导的长度大于上述第二多模波导的长度，上述马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的上述光信号发生干涉进而分别从多个上述输出光波导输出，以实现波分复用。
根据本公开的一些实施例，上述第一多模波导和上述第二多模波导的长度与上述波分复用器的自由光谱区范围相关，其中，响应于上述第一多模波导和上述第二多模波导的长度的改变，上述第一马赫曾德尔干涉仪、上述第二马赫曾德尔干涉仪及上述第三马赫曾德尔干涉仪的自由光谱区范围的值分别发生变化。
根据本公开的一些实施例，上述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：第一相移臂，包括依次连接的第一模式转换器、第二模式转换器和上述第一多模波导，其中，上述光信号在上述第一相移臂中经上述第一模式转换器由基模模式转换为一阶模模式，上述光信号在上述第一相移臂中经上述第二模式转换器由上述一阶模模式转换为上述基模模式，以使上述光信号以上述基模模式在上述第一多模波导中传输；以及第二相移臂，包括依次连接的第三模式转换器、上述第二多模波导、第四模式转换器，其中，上述光信号在上述第二相移臂中经上述第三模式转换器由上述基模模式转换为上述一阶模模式，以使上述光信号以上述一阶模模式在上述第二多模波导中传输，上述光信号经上述第四模式转换器由上述一阶模模式转换为上述基模模式。
根据本公开的一些实施例，上述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：第一弯曲定向耦合器，通过布线单模波导与上述第一相移臂和上述第二相移臂相连；以及第二弯曲定向耦合器，通过上述布线单模波导与上述第一相移臂和上述第二相移臂相连；其中，上述第一弯曲定向耦合器和上述第二弯曲定向耦合器用于使上述光信号合束并发生干涉。
根据本公开的一些实施例，上述第一弯曲定向耦合器和上述第二弯曲定向耦合器均包括两个输入端口、两个同心圆弧结构波导以及两个输出端口，其中上述第一弯曲定向耦合器的两个上述同心圆弧结构波导的弧心与上述第二弯曲定向耦合器的两个上述同心圆弧结构波导的弧心关于水平方向对称，上述第一弯曲定向耦合器和上述第二弯曲定向耦合器的分光比均为50:50，实现工艺容差。
根据本公开的一些实施例，上述第一模式转换器和上述第二模式转换器以上述第一模式转换器和上述第二模式转换器的连接点为中心镜像设置，上述第一模式转换器、上述第二模式转换器、上述第三模式转换器和上述第四模式转换器均包括输入单模波导和输出多模波导，上述输入单模波导和上述输出多模波导形成波导耦合区，上述波导耦合区用于上述光信号的模式转换，其中，上述输入单模波导的宽度与上述布线单模波导的宽度相等，上述输出多模波导与上述第一多模波导和上述第二多模波导的宽度相等。
根据本公开的一些实施例，上述第一相移臂还包括连接在上述第二模式转换器和上述第一多模波导之间的第一锥形波导和连接在上述第一多模波导和上述布线单模波导之间的第二锥形波导，上述第二相移臂还包括连接在上述第四模式转换器和上述布线单模波导之间的第三锥形波导和第四锥形波导，上述第三锥形波导和上述第四锥形波导依次连接，上述第一锥形波导、上述第二锥形波导、上述第三锥形波导和上述第四锥形波导均为等腰梯形结构，上述等腰梯形结构的上底边宽度与上述布线单模波导的宽度相等，上述等腰梯形结构的下底边宽度与上述第一多模波导、上述第二多模波导的宽度相等，以实现绝热变化。
根据本公开的一些实施例，上述第一相移臂的上述布线单模波导的总长度与上述第二相移臂的上述布线单模波导的总长度相等。
根据本公开的一些实施例，上述第一多模波导与上述第二多模波导的宽度相等。
根据本公开的一些实施例，上述第一模式转换器、上述第二模式转换器、上述第三模式转换器和上述第四模式转换器的上述输出多模波导为矩形或梯形。
根据本公开提供的一种波分复用器，该波分复用器包括第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪，第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，第一多模波导的长度大于第二多模波导的长度，马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。
附图说明
图1是根据本公开的一种示意性实施例的波分复用器的结构图；
图2是图1所示的示意性实施例的波分复用器的马赫曾德尔干涉仪模块的部分的结构图；
图3是图2所示的示意性实施例的马赫曾德尔干涉仪模块的第一弯曲定向耦合器的结构图；
图4是图2所示的一种示意性实施例的第一模式转换器的结构图；
图5是图2所示的另一种示意性实施例的第一模式转换器的结构图；
所述附图中，附图标记含义具体如下：
100、输入光波导；
200、马赫曾德尔干涉仪模块；
210、第一马赫曾德尔干涉仪；
211、输入端口；
212、第一弯曲定向耦合器；
213、第一相移臂；
214、第二相移臂；
215、第二弯曲定向耦合器；
216、第一输出端口；
217、第二输出端口；
31、布线单模波导；
32、第一模式转换器；
33、第二模式转换器；
34、第一锥形波导；
35、第一多模波导；
36、第二锥形波导；
41、第三模式转换器；
42、第二多模波导；
43、第四模式转换器；
44、第三锥形波导；
45、第四锥形波导；
51、弯曲波导耦合区；
52、输出端口；
61、输入单模波导；
62、波导耦合区；
63、输出多模波导；
220、第二马赫曾德尔干涉仪；
230、第三马赫曾德尔干涉仪；
300、输出波导模块；
301、第一输出光波导；
302、第二输出光波导；
303、第三输出光波导；
304、第四输出光波导。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
图1是根据本公开的一种示意性实施例的波分复用器的结构图。
根据本公开的实施例提供的波分复用器，如图1所示，波分复用器包括输入光波导100、马赫曾德尔干涉仪模块200和输出波导模块300，其中，输入光波导100用于输入待处理的包含多个波长的光信号，马赫曾德尔干涉仪模块200包括第一马赫曾德尔干涉仪210、第二马赫曾德尔干涉仪220和第三马赫曾德尔干涉仪230，第二马赫曾德尔干涉仪220的输入端口与第一马赫曾德尔干涉仪210的第一输出端口216连接以及第三马赫曾德尔干涉仪230的输入端口与第一马赫曾德尔干涉仪210的第二输出端口217连接，输出波导模块300包括多个输出光波导，其中，第一马赫曾德尔干涉仪210、第二马赫曾德尔干涉仪220及第三马赫曾德尔干涉仪230均包括第一多模波导35和第二多模波导42，第一多模波导35的长度大于第二多模波导42的长度，马赫曾德尔干涉仪模块200为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的光信号发生干涉进而分别从多个输出光波导输出，以实现波分复用。
根据本公开的实施例，第一多模波导35与第二多模波导42的宽度相等。
根据本公开的实施例，输入光波导100通过输入端口211将待处理的包含多个波长的光信号输入进第一马赫曾德尔干涉仪210。
根据本公开的实施例，输出波导模块300包括多个输出光波导，分别为第一输出光波导301、第二输出光波导302、第三输出光波导303以及第四输出光波导304。
根据本公开的实施例提供的波分复用器利用三个马赫曾德尔干涉仪级联结构可以实现损耗和串扰低，对温度不敏感且工艺容差大。
根据本公开的实施例，第一多模波导35和第二多模波导42的长度与波分复用器的自由光谱区范围相关，其中，响应于第一多模波导35和第二多模波导42的长度的改变，第一马赫曾德尔干涉仪210、第二马赫曾德尔干涉仪220及第三马赫曾德尔干涉仪230的自由光谱区范围的值分别发生变化。
根据本公开的实施例，波分复用器的自由光谱区范围具体可以表示为：
Figure BDA0004060615850000071
其中，FSR表示自由光谱区范围，λ表示中心波长，ng1表示第一多模波导35的群折射率，ng2表示第二多模波导42的群折射率，L1表示第一多模波导35的长度，L2表示第二多模波导42的长度。
同时，为实现高工艺容差，第一多模波导35和第二多模波导42的长度还需满足：
Figure BDA0004060615850000072
其中，n1表示第一多模波导35的有效折射率，n2表示第二多模波导42的有效折射率，W1表示第一多模波导35的波导宽度，W2表示第二多模波导42的波导宽度。
图2是图1所示的示意性实施例的波分复用器的马赫曾德尔干涉仪模块200的部分的结构图。
根据本公开的实施例，如图2所示，第一马赫曾德尔干涉仪210、第二马赫曾德尔干涉仪220及第三马赫曾德尔干涉仪230均还包括：第一相移臂213，包括依次连接的第一模式转换器32、第二模式转换器33和第一多模波导35，其中，光信号在第一相移臂213中经第一模式转换器32由基模模式转换为一阶模模式，光信号在第一相移臂213中经第二模式转换器33由一阶模模式转换为基模模式，以使光信号以基模模式在第一多模波导35中传输；以及第二相移臂214，包括依次连接的第三模式转换器41、第二多模波导42、第四模式转换器43，其中，光信号在第二相移臂214中经第三模式转换器41由基模模式转换为一阶模模式，以使光信号以一阶模模式在第二多模波导42中传输，光信号经第四模式转换器43由一阶模模式转换为基模模式。
根据本公开的实施例，利用基模模式和一阶模模式的有效折射率随波导宽度变化的不同，可实现中心波长随波导宽度变化引起的偏移量接近于零，即具有高工艺容差。
根据本公开的实施例，第一相移臂213的第一模式转换器32和第二模式转换器33的结构与第二相移臂214的第三模式转换器41和第四模式转换器43相同，是为了消除由模式转换器的引入而带来的相位差，保证第一相移臂213和第二相移臂214的相位差仅由第一多模波导35和第二多模波导42决定。
根据本公开的实施例，利用基模模式和一阶模模式分别在第一相移臂213和第二相移臂214中产生相位差，实现高工艺容差的波分复用。
根据本公开的实施例，第一马赫曾德尔干涉仪210、第二马赫曾德尔干涉仪220及第三马赫曾德尔干涉仪230均还包括：第一弯曲定向耦合器212，通过布线单模波导31与第一相移臂213和第二相移臂214相连；以及第二弯曲定向耦合器215，通过布线单模波导31与第一相移臂213和第二相移臂214相连；其中，第一弯曲定向耦合器212和第二弯曲定向耦合器215用于使光信号合束并发生干涉。
根据本公开的实施例，采用第一弯曲定向耦合器212和第二弯曲定向耦合器215作为3dB分光器具有工艺不敏感和波长不敏感特性，进一步提高了器件的工艺容差，降低了器件的插入损耗和串扰。
根据本公开的实施例，第一相移臂213还包括连接在第二模式转换器33和第一多模波导35之间的第一锥形波导34和连接在第一多模波导35和布线单模波导31之间的第二锥形波导36，第二相移臂214还包括连接在第四模式转换器43和布线单模波导31之间的第三锥形波导44和第四锥形波导45，第三锥形波导44和第四锥形波导45依次连接，第一锥形波导34、第二锥形波导36、第三锥形波导44和第四锥形波导45均为等腰梯形结构，等腰梯形结构的上底边宽度与布线单模波导31的宽度相等，等腰梯形结构的下底边宽度与第一多模波导35、第二多模波导42的宽度相等，以实现绝热变化。
根据本公开的实施例，第一相移臂213的布线单模波导31的总长度与第二相移臂214的布线单模波导31的总长度相等。
根据本公开的实施例，第一马赫曾德尔干涉仪210的FSR为40nm，第二马赫曾德尔干涉仪220和第三马赫曾德尔干涉仪230的FSR为80nm。将包含有1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四个波长的光信号从输入光波导100输入，经第一弯曲定向耦合器212后的两束光在第一相移臂213和第二相移臂214产生相位差，再经第二弯曲定向耦合器215合束并发生干涉，1271nm和1311nm波长的光信号从第一马赫曾德尔干涉仪210的第一输出端口216输出进入第二马赫曾德尔干涉仪220，经过类似的过程，1271nm波长的光信号从第一输出光波导301输出，1311nm波长的光信号从第二输出光波导302输出，同样地，1291nm和1331nm波长的光信号从第一马赫曾德尔干涉仪210的第二输出端口217输出并进入第三马赫曾德尔干涉仪230，而1291nm波长的光信号从第三输出光波导303输出，1331nm波长的光信号从第四输出光波导304输出。
根据本公开的实施例，利用三个马赫曾德尔干涉仪级联结构可以实现损耗和串扰低、对温度不敏感且工艺容差大，在实现高工艺容差的前提下实现波分复用，波分复用即将包含多个波长的光信号从不同输出光波导分别输出不同波长的光信号。
图3是图2所示的示意性实施例的马赫曾德尔干涉仪模块200的第一弯曲定向耦合器212的结构图。
根据本公开的实施例，如图3所示，第一弯曲定向耦合器212和第二弯曲定向耦合器215均包括两个输入端口211、两个同心圆弧结构波导以及两个输出端口52，其中第一弯曲定向耦合器212的两个同心圆弧结构波导的弧心与第二弯曲定向耦合器215的两个同心圆弧结构波导的弧心关于水平方向对称，第一弯曲定向耦合器212和第二弯曲定向耦合器215的分光比均为50:50，实现工艺容差。
根据本公开的实施例，第一弯曲定向耦合器212和第二弯曲定向耦合器215的分光比均为50:50，且在宽光谱范围内保持不变，具有高工艺容差特性，宽光谱范围至少包含该波分复用器待处理的光信号的四个波长中最小波长到最大波长的范围。也可以是在光通信领域中常用的两个波段，O波段(1260nm～1360nm)和C波段(1530nm～1565nm)。
根据本公开的实施例，第一弯曲定向耦合器212和第二弯曲定向耦合器215的弯曲波导耦合区51的弯曲半径应足够大，并采用S型弯曲波导连接输入端口211和输出端口52，以降低弯曲损耗，通过调整弯曲半径和弯曲角度，可以实现宽光谱范围内50:50的分光比。
根据本公开的实施例，两个同心圆弧结构波导的内侧圆弧半径为R1，外侧圆弧半径为R2，内侧圆弧结构波导与外侧圆弧结构波导之间的间距为G，内侧圆弧结构波导的波导宽度为F，则R2＝R1+F+G。
图4是图2所示的一种示意性实施例的第一模式转换器32的结构图，图5是图2所示的另一种示意性实施例的第一模式转换器32的结构图。
根据本公开的实施例，如图2和图4所示，第一模式转换器32和第二模式转换器33以第一模式转换器32和第二模式转换器33的连接点为中心镜像设置，第一模式转换器32、第二模式转换器33、第三模式转换器41和第四模式转换器43均包括输入单模波导61和输出多模波导63，输入单模波导61和输出多模波导63形成波导耦合区62，波导耦合区62用于光信号的模式转换，其中，输入单模波导61的宽度与布线单模波导31的宽度相等，输出多模波导63与第一多模波导35和第二多模波导42的宽度相等。
根据本公开的实施例，输入单模波导61和输出多模波导63以一定间隔平行放置，且输入单模波导61的宽度与输出多模波导63的宽度满足相位匹配条件。
根据本公开的实施例，如图4和图5所示，第一模式转换器32、第二模式转换器33、第三模式转换器41和第四模式转换器43的输出多模波导63为矩形或梯形。
根据本公开的实施例，第一模式转换器32、第二模式转换器33、第三模式转换器41和第四模式转换器43的输出多模波导63为梯形时，具有更高的工艺容差。
根据本公开的实施例，第一模式转换器32、第二模式转换器33、第三模式转换器41和第四模式转换器43的输出多模波导63为矩形时，由于输出多模波导63的波导宽度与输入单模波导61的波导宽度不同，可以定义为非对称定向耦合器，第一模式转换器32、第二模式转换器33、第三模式转换器41和第四模式转换器43的输出多模波导63为梯形时，处于波导耦合区62的输入单模波导61的部分为矩形，由于处于波导耦合区62位置的输入单模波导61和输出多模波导63形状不相同，也可以定义为非对称定向耦合器。
根据本公开的实施例，采用非对称定向耦合器的结构，实现基模模式和一阶模模式的相互转换。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种波分复用器，其特征在于，包括：
输入光波导，用于输入待处理的包含多个波长的光信号；
马赫曾德尔干涉仪模块，包括：
第一马赫曾德尔干涉仪，
第二马赫曾德尔干涉仪，输入端口与所述第一马赫曾德尔干涉仪的第一输出端口连接；以及
第三马赫曾德尔干涉仪，输入端口与所述第一马赫曾德尔干涉仪的第二输出端口连接；
输出波导模块，包括多个输出光波导；
其中，所述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均包括第一多模波导和第二多模波导，所述第一多模波导的长度大于所述第二多模波导的长度，所述马赫曾德尔干涉仪模块为二级滤波器级联结构以使包含多个波长的所述光信号发生干涉进而分别从多个所述输出光波导输出，以实现波分复用。
2.根据权利要求1所述的波分复用器，其特征在于，所述第一多模波导和所述第二多模波导的长度与所述波分复用器的自由光谱区范围相关，其中，响应于所述第一多模波导和所述第二多模波导的长度的改变，所述第一马赫曾德尔干涉仪、所述第二马赫曾德尔干涉仪及所述第三马赫曾德尔干涉仪的自由光谱区范围的值分别发生变化。
3.根据权利要求1所述的波分复用器，其特征在于，所述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：
第一相移臂，包括依次连接的第一模式转换器、第二模式转换器和所述第一多模波导，其中，所述光信号在所述第一相移臂中经所述第一模式转换器由基模模式转换为一阶模模式，所述光信号在所述第一相移臂中经所述第二模式转换器由所述一阶模模式转换为所述基模模式，以使所述光信号以所述基模模式在所述第一多模波导中传输；以及
第二相移臂，包括依次连接的第三模式转换器、所述第二多模波导、第四模式转换器，其中，所述光信号在所述第二相移臂中经所述第三模式转换器由所述基模模式转换为所述一阶模模式，以使所述光信号以所述一阶模模式在所述第二多模波导中传输，所述光信号经所述第四模式转换器由所述一阶模模式转换为所述基模模式。
4.根据权利要求3所述的波分复用器，其特征在于，所述第一马赫曾德尔干涉仪、第二马赫曾德尔干涉仪及第三马赫曾德尔干涉仪均还包括：
第一弯曲定向耦合器，通过布线单模波导与所述第一相移臂和所述第二相移臂相连；以及
第二弯曲定向耦合器，通过所述布线单模波导与所述第一相移臂和所述第二相移臂相连；
其中，所述第一弯曲定向耦合器和所述第二弯曲定向耦合器用于使所述光信号合束并发生干涉。
5.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一弯曲定向耦合器和所述第二弯曲定向耦合器均包括两个输入端口、两个同心圆弧结构波导以及两个输出端口，其中所述第一弯曲定向耦合器的两个所述同心圆弧结构波导的弧心与所述第二弯曲定向耦合器的两个所述同心圆弧结构波导的弧心关于水平方向对称，所述第一弯曲定向耦合器和所述第二弯曲定向耦合器的分光比均为50:50，实现工艺容差。
6.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一模式转换器和所述第二模式转换器以所述第一模式转换器和所述第二模式转换器的连接点为中心镜像设置，所述第一模式转换器、所述第二模式转换器、所述第三模式转换器和所述第四模式转换器均包括输入单模波导和输出多模波导，所述输入单模波导和所述输出多模波导形成波导耦合区，所述波导耦合区用于所述光信号的模式转换，其中，所述输入单模波导的宽度与所述布线单模波导的宽度相等，所述输出多模波导与所述第一多模波导和所述第二多模波导的宽度相等。
7.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一相移臂还包括连接在所述第二模式转换器和所述第一多模波导之间的第一锥形波导和连接在所述第一多模波导和所述布线单模波导之间的第二锥形波导，所述第二相移臂还包括连接在所述第四模式转换器和所述布线单模波导之间的第三锥形波导和第四锥形波导，所述第三锥形波导和所述第四锥形波导依次连接，所述第一锥形波导、所述第二锥形波导、所述第三锥形波导和所述第四锥形波导均为等腰梯形结构，所述等腰梯形结构的上底边宽度与所述布线单模波导的宽度相等，所述等腰梯形结构的下底边宽度与所述第一多模波导、所述第二多模波导的宽度相等，以实现绝热变化。
8.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一相移臂的所述布线单模波导的总长度与所述第二相移臂的所述布线单模波导的总长度相等。
9.根据权利要求4所述的波分复用器，其特征在于，所述第一多模波导与所述第二多模波导的宽度相等。
10.根据权利要求6所述的波分复用器，其特征在于，所述第一模式转换器、所述第二模式转换器、所述第三模式转换器和所述第四模式转换器的所述输出多模波导为矩形或梯形。
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CN117055156A (zh) * 2023-08-30 2023-11-14 广州铌奥光电子有限公司 一种大工艺容差弯曲定向耦合器及设计方法

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