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CN117970573A - 粗波分复用器 - Google Patents

粗波分复用器 Download PDF

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CN117970573A
CN117970573A CN202410317203.7A CN202410317203A CN117970573A CN 117970573 A CN117970573 A CN 117970573A CN 202410317203 A CN202410317203 A CN 202410317203A CN 117970573 A CN117970573 A CN 117970573A
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CN
China
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waveguide
phase shift
interferometer
curved
waveguides
Prior art date
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Pending
Application number
CN202410317203.7A
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English (en)
Inventor
陈洪良
付鑫
杨林
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Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
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Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN202410317203.7A priority Critical patent/CN117970573A/zh
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
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    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
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Abstract

本发明提供一种粗波分复用器，包括第一级滤波器和第二级滤波器，第一级滤波器包括第一干涉仪；第二级滤波器包括第二干涉仪和第三干涉仪；干涉仪包括依次连接的分光器、相移波导和合束器；相移波导包括第一相移臂和第二相移臂，第一相移臂包括相对设置的两个直线波导、相对设置的两个第一弯曲波导以及相对设置的两个第二弯曲波导，直线波导的一端与第一弯曲波导连接，另一端与第二弯曲波导连接；第二相移臂包括相对设置的两个第一弯曲波导和相对设置的两个第二弯曲波导。本发明的粗波分复用器，相移波导的结构有利于拓宽第一相移臂和第二相移臂的宽度，增大相移波导的工艺容差，进而有利于降低粗波分复用器的功耗。

Description

粗波分复用器
技术领域
本发明涉及光纤通信与集成光学技术领域，尤其涉及一种粗波分复用器。
背景技术
随着网络和通讯技术的发展，对于信息量的需求成爆炸式增长。传统的电通信已经无法满足使用需求，波分复用技术是光通信系统中的关键技术，是当前提升光网络通信容量的核心内容之一。其中信道间隔20nm的粗波分复用技术，被广泛应用于各种短距离互联。
基于级联马赫曾德尔干涉仪结构的滤波器是一种常见的波分复用器，相较于阵列波导光栅和波导布拉格光栅等方案，级联马赫曾德尔干涉仪同时具有较低的串扰与损耗，以及较小的器件尺寸。但是，传统的级联马赫曾德尔干涉的相移臂多采用宽度为400nm的单模波导宽度，或者只加宽直波导部分，这导致了该结构的工艺容差较小，波导宽度的微小改变就会导致器件的响应光谱发生较大的偏移，在实际使用中，往往需要通过电极利用热光效应进行调谐，进而增加了器件的功耗和复杂度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种粗波分复用器，用于解决现有的粗波分复用器存在相移臂的工艺容差较小的问题。
本发明实施例提供一种粗波分复用器，包括：
第一级滤波器，包括第一干涉仪；
第二级滤波器，连接所述第一级滤波器的输出端，所述第二级滤波器包括第二干涉仪和第三干涉仪；
其中，所述第一干涉仪、所述第二干涉仪和所述第三干涉仪均包括依次连接的分光器、相移波导和合束器；
所述相移波导包括第一相移臂和第二相移臂，所述第一相移臂包括相对设置的两个直线波导、相对设置的两个第一弯曲波导以及相对设置的两个第二弯曲波导，且所述直线波导的一端与所述第一弯曲波导连接，另一端与所述第二弯曲波导连接；所述第二相移臂包括相对设置的两个所述第一弯曲波导和相对设置的两个所述第二弯曲波导。
根据本发明的实施例，所述第一弯曲波导包括依次连接的第一渐变段、第二渐变段和第三渐变段；
沿所述第一弯曲波导的延伸方向，所述第一渐变段的宽度逐渐变小，所述第三渐变段的宽度逐渐变大。
根据本发明的实施例，由所述第二渐变段的中部区域朝向所述第二渐变段的两端延伸，所述第二渐变段的宽度逐渐变小。
根据本发明的实施例，所述第二弯曲波导包括依次连接的第四渐变段、第五渐变段和第六渐变段；
沿所述第二弯曲波导的延伸方向，所述第四渐变段的宽度逐渐变小，所述第六渐变段的宽度逐渐变大。
根据本发明的实施例，由所述第五渐变段的中部区域朝向所述第五渐变段的两端延伸，所述第五渐变段的宽度逐渐变小。
根据本发明的实施例，所述第一干涉仪中所述直线波导的长度大于所述第二干涉仪中所述直线波导的长度，且所述第一干涉仪中所述直线波导的长度大于所述第三干涉仪中所述直线波导的长度。
根据本发明的实施例，所述第一弯曲波导的内侧曲线和外侧曲线为多阶贝塞尔曲线，和/或，所述第二弯曲波导的内侧曲线和外侧曲线为多阶贝塞尔曲线。
根据本发明的实施例，所述分光器和所述合束器均为多模干涉耦合器。
根据本发明的实施例，所述多模干涉耦合器包括耦合区波导和两个锥形波导；
所述耦合区波导的一端与所述相移波导连接，所述耦合区波导的另一端连接两个所述锥形波导。
根据本发明的实施例，所述第一相移臂中的所述第一弯曲波导和所述第二相移臂中的所述第一弯曲波导沿所述耦合区波导的宽度方向间隔设置。
根据本发明实施例提供的粗波分复用器，至少能够实现以下技术效果：相移波导包括第一相移臂和第二相移臂，第一相移臂由两个直线波导、两个第一弯曲波导和两个第二弯曲波导组成，第二相移臂由两个第一弯曲波导和两个第二弯曲波导组成，此结构有利于拓宽第一相移臂和第二相移臂的宽度，减小波导模式有效折射率对波导宽度的敏感度，增大相移波导的工艺容差，进而有利于降低粗波分复用器的功耗。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本发明实施例的粗波分复用器的结构示意图；
图2示意性示出了根据本发明实施例的干涉仪的结构示意图；
图3示意性示出了根据本发明实施例的相移波导的结构示意图；
图4示意性示出了根据本发明实施例的第一弯曲波导的结构示意图之一；
图5示意性示出了根据本发明实施例的第一弯曲波导的6阶贝塞尔曲线控制点示意图之一；
图6示意性示出了根据本发明实施例的第一弯曲波导的结构示意图之二；
图7示意性示出了根据本发明实施例的第一弯曲波导的6阶贝塞尔曲线控制点示意图之二；
图8示意性示出了根据本发明实施例的分光器的结构示意图；
附图标记：1：第一干涉仪；11：分光器；111：耦合区波导；112：锥形波导；12：相移波导；121：第一弯曲波导；1211：第一渐变段；1212：第二渐变段；1213：第三渐变段；122：第二弯曲波导；1221：第四渐变段；1222：第五渐变段；1223：第六渐变段；123：直线波导；13：合束器；2：第二干涉仪；3：第三干涉仪；4：连接波导。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图8描述本发明实施例的粗波分复用器。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的粗波分复用器，包括第一级滤波器和第二级滤波器，第一级滤波器包括第一干涉仪1，第二级滤波器连接第一级滤波器的输出端，第二级滤波器包括第二干涉仪2和第三干涉仪3；其中，第一干涉仪1、第二干涉仪2和第三干涉仪3均包括依次连接的分光器11、相移波导12和合束器13。
相移波导12包括第一相移臂和第二相移臂，第一相移臂包括相对设置的两个直线波导123、相对设置的两个第一弯曲波导121以及相对设置的两个第二弯曲波导122，且直线波导123的一端与第一弯曲波导121连接，另一端与第二弯曲波导122连接；第二相移臂包括相对设置的两个第一弯曲波导121和相对设置的两个第二弯曲波导122。
具体地，粗波分复用器由第一级滤波器和第二级滤波器级联构成，第一级滤波器包括第一干涉仪1，第二级滤波器包括第二干涉仪2和第三干涉仪3。第一干涉仪1的输入端连接输入波导，输入波导用于向第一干涉仪1输入宽光谱光信号，第一干涉仪1具有两个输出端口，第一干涉仪1的一个输出端口通过连接波导4与第二干涉仪2的输入端连接，第一干涉仪1的另一个输出端口通过连接波导4与第三干涉仪3的输入端连接。第二干涉仪2具有两个输出端口，与两个输出波导连接；第三干涉仪3具有两个输出端口，与两个输出波导连接。
第一干涉仪1、第二干涉仪2和第三干涉仪3均为马赫曾德尔干涉仪，第一干涉仪1、第二干涉仪2和第三干涉仪3的结构相同，干涉仪包括依次连接的分光器11、相移波导12和合束器13。光信号输入后，经分光器11将其分光后进入相移波导12的第一相移臂和第二相移臂中，第一相移臂和第二相移臂的长度不同，两路光经过相移波导12存在特定的相位差，在合束器13内发生干涉，满足干涉相长条件的波长加强，满足干涉相消条件的波长抑制，经过干涉作用后，输出多个目标波长的光信号。
第一相移臂包括依次连接的第一弯曲波导121、直线波导123、第二弯曲波导122、第二弯曲波导122、直线波导123和第一弯曲波导121，两个第一弯曲波导121关于第一相移臂的中心面对称设置，两个直线波导123关于第一相移臂的中心面对称设置，两个第二弯曲波导122关于第一相移臂的中心面对称设置。直线波导123的一端与第一弯曲波导121连接，直线波导123的另一端与第二弯曲波导122连接。
第二相移臂包括依次连接的第一弯曲波导121、第二弯曲波导122、第二弯曲波导122和第一弯曲波导121，两个第一弯曲波导121关于第二相移臂的中心面对称设置，两个第二弯曲波导122关于第二相移臂的中心面对称设置。第二相移臂的中心面和第一相移臂的中心面重合。
沿第一弯曲波导121的长度方向，定义第一弯曲波导121的两端分别为第一端和第二端；沿第二弯曲波导122的长度方向，定义第二弯曲波导122的两端分别为第三端和第四端。在第一相移臂中，第一端与分光器11或合束器13连接，第二端与直线波导123连接，第三端与直线波导123连接，两个第四端相互连接。在第二相移臂中，第一端与分光器11或合束器13连接，第二端与第三端连接，两个第四端相互连接。
第一弯曲波导121的第二端的宽度与直线波导123的宽度相匹配，第一弯曲波导121的第二端的宽度与第二弯曲波导122的第三端的宽度相匹配，第二弯曲波导122的第三端的宽度与直线波导123的宽度相匹配，第二端和第三端均与直线波导123的宽度相匹配，也即第二端的宽度、第三端的宽度和直线波导123的宽度相等。
第一相移臂中的第一弯曲波导121具有朝向相移波导12的第一侧弯曲的趋势，第二相移臂中的第一弯曲波导121具有朝向相移波导12的第二侧弯曲的趋势，在保障第一弯曲波导121具有适宜的宽度的情况下，可避免两个第一弯曲波导121距离过近发生光耦合。两个第二弯曲波导122相对设置，保障第二弯曲波导122具有适宜的宽度。
第一相移臂由两个第一弯曲波导121、两个直线波导123和两个第二弯曲波导122组成，在直线波导123的宽度确定的情况下，通过调节第一弯曲波导121和第二弯曲波导122的曲率半径等参数，调整第一弯曲波导121和第二弯曲波导122的形状，使得第一弯曲波导121和第二弯曲波导122具有适宜的宽度，有利于拓宽第一相移臂的宽度，同时有利于拓宽第二相移臂的宽度，减小了波导模式有效折射率对波导宽度的敏感度，进而有利于增大器件的工艺容差。
现有技术中的干涉仪的相移臂多采用400nm的单模波导宽度，或者只加宽直波导部分，导致该结构的工艺容差较小，波导宽度的微小改变就会导致器件的响应光谱发生较大的偏移，在使用过程中，通常需要通过电极利用热光效应进行调谐，增加了器件的功耗和使用的复杂度。
本发明提供的干涉仪，通过调节第一弯曲波导121和第二弯曲波导122的曲率半径等参数，可拓宽第一相移臂和第二相移臂的宽度，增大干涉仪的工艺容差，进而有利于降低粗波分复用器的功耗。干涉仪采用铌酸锂、硅、二氧化硅、磷化铟或砷化镓等材料通过半导体工艺制备。
以下对粗波分复用器的使用过程进行说明。
光信号由输入波导输入到第一干涉仪1中，经过分束器进行50：50分光后进入相移波导12的第一相移臂和第二相移臂中；两路光经过相移波导12后存在特定的相位差，在合束器13内发生干涉，满足干涉相长条件的波长加强，满足干涉相消条件的波长抑制。经过干涉作用后，输入光中1271nm与1311nm波长分量的光信号由连接波导4输入到第二干涉仪2中，输入光中1291nm与1331nm波长分量的光信号由连接波导4输入到第三干涉仪3中。经过与第一干涉仪1中类似的干涉作用，1271nm与1311nm波长分量的光信号分别从第二干涉仪2的两个输出波导输出，1291nm与1331nm波长分量的光信号分别从第三干涉仪3的两个输出波导输出。
在本发明实施例中，相移波导12包括第一相移臂和第二相移臂，第一相移臂由两个直线波导123、两个第一弯曲波导121和两个第二弯曲波导122组成，第二相移臂由两个第一弯曲波导121和两个第二弯曲波导122组成，此结构有利于拓宽第一相移臂和第二相移臂的宽度，减小波导模式有效折射率对波导宽度的敏感度，增大相移波导12的工艺容差，进而有利于降低粗波分复用器的功耗。
如图2和图3所示，在可选的实施例中，第一弯曲波导121包括依次连接的第一渐变段1211、第二渐变段1212和第三渐变段1213；沿第一弯曲波导121的延伸方向，第一渐变段1211的宽度逐渐变小，第三渐变段1213的宽度逐渐变大。
具体地，沿第一弯曲波导121的延伸方向，第一弯曲波导121包括依次连接的第一渐变段1211、第二渐变段1212和第三渐变段1213。
沿第一渐变段1211的延伸方向，第一渐变段1211的宽度逐渐减小，第一渐变段1211的大端与分光器11或合束器13连接，第一渐变段1211的小端与第二渐变段1212连接。第一渐变段1211的宽度的变化趋势，即有利于拓宽第一弯曲波导121的第一端附近区域的宽度，同时使得第一相移臂中的第一弯曲波导121与对应设置的第二相移臂中的第一弯曲波导121不会因距离过近发生光耦合。
沿第三渐变段1213的延伸方向，第三渐变段1213的宽度逐渐增大，第三渐变段1213的小端与第二渐变段1212连接，第三渐变段1213的大端与直线波导123连接，或者第三渐变段1213的大端与第二弯曲波导122连接。第三渐变段1213的宽度的变化趋势，有利于拓宽第一弯曲波导121的第二端附近区域的宽度。
第二渐变段1212呈中间大两头小的形状，第二渐变段1212的一个小端与第一渐变段1211的小端连接，第二渐变段1212的另一个小端与第三渐变段1213的小端连接。由第二渐变段1212的中部区域朝向第二渐变段1212的两端延伸，第二渐变段1212的宽度逐渐变小，第二渐变段1212的宽度的变化趋势，即有利于拓宽第二渐变段1212的宽度，同时有利于第二渐变段1212与第一渐变段1211和第三渐变段1213连接的平滑性。
在本发明实施例中，沿第一弯曲波导121的延伸方向，第一渐变段1211的宽度逐渐变小，第三渐变段1213的宽度逐渐变大，由第二渐变段1212的中部区域朝向第二渐变段1212的两端延伸，第二渐变段1212的宽度逐渐变小，第一渐变段1211、第二渐变段1212和第二渐变段1212的宽度的变化趋势，既有利于拓宽相移波导12的宽度，减小波导模式有效折射率对波导宽度的敏感度，同时保障第一相移臂中的第一弯曲波导121与对应设置的第二相移臂中的第一弯曲波导121不会因距离过近发生光耦合，此外有利于减小第一弯曲波导121的弯曲半径，降低损耗。
如图2和图3所示，在可选的实施例中，第二弯曲波导122包括依次连接的第四渐变段1221、第五渐变段1222和第六渐变段1223；沿第二弯曲波导122的延伸方向，第四渐变段1221的宽度逐渐变小，第六渐变段1223的宽度逐渐变大。
具体地，沿第二弯曲波导122的延伸方向，第二弯曲波导122包括依次连接的第四渐变段1221、第五渐变段1222和第六渐变段1223。
沿第四渐变段1221的延伸方向，第四渐变段1221的宽度逐渐减小，第四渐变段1221的大端与直线波导123或第一弯曲波导121连接，第四渐变段1221的小端与第五渐变段1222连接。第四渐变段1221的宽度的变化趋势，既有利于拓宽第二弯曲波导122的第三端附近区域的宽度，同时有利于减小第四渐变段1221的弯曲半径，降低损耗。
沿第六渐变段1223的延伸方向，第六渐变段1223的宽度逐渐增大，第六渐变段1223的小端与第五渐变段1222连接，第六渐变段1223的大端与相邻的第六渐变段1223的大端连接。第六渐变段1223的宽度的变化趋势，有利于拓宽第二弯曲波导122的第四端附近区域的宽度，同时有利于减小第六渐变段1223的弯曲半径，降低损耗。
第五渐变段1222呈中间大两头小的形状，第五渐变段1222的一个小端与第四渐变段1221的小端连接，第五渐变段1222的另一个小端与第六渐变段1223的小端连接。由第五渐变段1222的中部区域朝向第五渐变段1222的两端延伸，第五渐变段1222的宽度逐渐变小，第五渐变段1222的宽度的变化趋势，即有利于拓宽第五渐变段1222的宽度，同时有利于第五渐变段1222与第四渐变段1221和第六渐变段1223连接的平滑性。
在本发明实施例中，沿第二弯曲波导122的延伸方向，第四渐变段1221的宽度逐渐变小，第六渐变段1223的宽度逐渐变大，由第五渐变段1222的中部区域朝向第五渐变段1222的两端延伸，第五渐变段1222的宽度逐渐变小，第四渐变段1221、第五渐变段1222和第六渐变段1223的宽度的变化趋势，既有利于拓宽相移波导12的宽度，减小波导模式有效折射率对波导宽度的敏感度，同时有利于减小第二弯曲波导122的弯曲半径，降低损耗。
在可选的实施例中，第一干涉仪1中直线波导123的长度大于第二干涉仪2中直线波导123的长度，且第一干涉仪1中所述波导的长度大于第三干涉仪3中直线波导123的长度。
具体地，定义第一干涉仪1中的直线波导123为第一直线波导，第二干涉仪2中的直线波导123为第二直线波导，第三干涉仪3中的直线波导123为第三直线波导。第一直线波导、第二直线波导和第三直线波导的宽度相等，第一直线波导、第二直线波导和第三直线波导的长度不同。
例如，第一直线波导的长度为5.5μm，第二直线波导的长度为2.8μm，第三直线波导的长度为2.7μm。
在可选的实施例中，第一弯曲波导121的内侧曲线和外侧曲线为多阶贝塞尔曲线，和/或，第二弯曲波导122的内侧曲线和外侧曲线为多阶贝塞尔曲线。
具体地，第一弯曲波导121具有内侧曲线和外侧曲线，内侧曲线和外侧曲线均为多阶贝塞尔曲线，例如，内侧曲线和外侧曲线均为6阶贝塞尔曲线，内侧曲线由7个控制点控制形成，外侧曲线也由7个控制点控制形成。
将外侧曲线的表达式用B1表示，内侧曲线的表达式用B2表示，两个表达式如下。
B1＝P10(1-t)6+6P11t(1-t)5+15P12t2(1-t)4+20P13t3(1-t)3+15P14t4(1-t)2+6P15t5(1-t)+P16t6， 0≤t≤1
B2＝P20(1-t)6+6P21t(1-t)5+15P22t2(1-t)4+20P23t3(1-t)3+15P24t4(1-t)2+6P25t5(1-t)+P26t6， 0≤t≤1
其中，P10、P11、P12、P13、P14、P15和P16为B1的7个控制点，P20、P21、P22、P23、P24、P25和P26为B2的7个控制点，以P10和P20的连线中点为坐标原点O，平行连线方向为y轴，垂直连线方向为x轴，各控制点的坐标见下表，单位为微米(μm)。
如图4和图5所示，在一个实施例中，表1为B1包括的控制点的坐标参数表，表2为B2包括的控制点的坐标参数表，由B1和B2生成的第一弯曲波导121的形状如图4所示。
在本实施例中，第一弯曲波导121的第一渐变段1211的大端的宽度为1.8μm，第一弯曲波导121的第三渐变段1213的大端的宽度为1.8μm。
表1 B1包括的控制点的坐标参数表
B1 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16
x 0 0.785 1.891 5.552 4.284 4.444 4.9
y -0.9 -0.444 -0.284 -1.552 2.109 3.215 4
表2 B2包括的控制点的坐标参数表
B2 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26
x 0 2.303 1.915 2.702 3.334 3.611 3.1
y 0.9 0.389 0.666 1.298 2.085 1.697 4
如图6和图7所示，在另一个实施例中，表3为B1包括的控制点的坐标参数表，表4为B2包括的控制点的坐标参数表，由B1和B2生成的第一弯曲波导121的形状如图6所示。
在本实施例中，第一弯曲波导121的第一渐变段1211的大端的宽度为1.8μm，第一弯曲波导121的第三渐变段1213的大端的宽度为1.8μm。
表3 B1包括的控制点的坐标参数表
B1 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16
x 0 0.835 3.682 6.124 4.358 6.081 5.9
y -0.9 -1.081 0.642 -1.124 1.318 4.165 5
表4 B2包括的控制点的坐标参数表
B2 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26
x 0 3.468 2.349 3.348 4.819 4.626 4.1
y 0.9 0.374 0.181 1.652 2.651 1.532 5
第二弯曲波导122具有内侧曲线和外侧曲线，内侧曲线和外侧曲线也均为多阶贝塞尔曲线，例如，第二弯曲波导122的内侧曲线和外侧曲线均为6阶贝塞尔曲线，内侧曲线由7个控制点控制形成，外侧曲线也由7个控制点控制形成。
第二弯曲波导122的形状控制方式与第一弯曲波导121的形状控制方式相同，此处不再赘述，第二弯曲波导122的形状可以与第一弯曲波导121的形状相同。
在本发明实施例中，通过多阶贝塞尔控制方法对第一弯曲波导121和第二弯曲波导122的形状进行优化，既能拓宽第一弯曲波导121和第二弯曲波导122的宽度，同时仍能保持小器件面积、单模传输和低损耗的特性。
在可选的实施例中，分光器11和合束器13均为多模干涉耦合器。
具体地，分光器11为2×2多模干涉耦合器，合束器13也为2×2多模干涉耦合器。多模干涉耦合器对波长不敏感，可以在宽光谱范围内保持基本不变的分光比，从而有效降低输出信号的串扰。采用多模干涉耦合器作为分光器11，有利于提高分光器11的工艺容差，分光比较为稳定。
如图1和图8所示，在可选的实施例中，多模干涉耦合器包括耦合区波导111和两个锥形波导112；耦合区波导111的一端与相移波导12连接，耦合区波导111的另一端连接两个锥形波导112。
具体地，多模干涉耦合器包括耦合区波导111和两个锥形波导112，耦合区波导111的宽度和长度根据实际需求设置，例如耦合区波导111的宽度为6μm，耦合区波导111的长度为50～55μm，锥形波导112的长度大于10μm。耦合区波导111的一端与第一相移臂的第一渐变段1211和第二相移臂的第一渐变段1211连接，耦合区波导111的另一端与两个锥形波导112连接，两个锥形波导112沿耦合区波导111的宽度方向间隔设置。
一个锥形波导112位于耦合区波导111宽边的三分之一处，另一个锥形波导112位于耦合区波导111宽边的三分之二处，锥形波导112的大端与耦合区波导111连接，锥形波导112的小端与输入波导、连接波导4或输出波导连接。
第一干涉仪1的输入端的一个锥形波导112与输入波导连接，第一干涉仪1的输出端的一个锥形波导112通过连接波导4与第二干涉仪2的输入端的一个锥形波导112连接，第一干涉仪1的输出端的另一个锥形波导112通过连接波导4与第三干涉仪3的输入端的一个锥形波导112连接。
第二干涉仪2的输出端的两个锥形波导112与两个输出波导连接，第三干涉仪3的输出端的两个锥形波导112与两个输出波导连接。
综上所述，本发明的粗波分复用器具有以下有益效果。
第一干涉仪1、第二干涉仪2和第三干涉仪3的结构相同，干涉仪包括依次连接的分光器11、相移波导12和合束器13。相移波导12包括第一相移臂和第二相移臂，第一相移臂由两个直线波导123、两个第一弯曲波导121和两个第二弯曲波导122组成，第二相移臂由两个第一弯曲波导121和两个第二弯曲波导122组成，此结构有利于拓宽第一相移臂和第二相移臂的宽度，减小波导模式有效折射率对波导宽度的敏感度，增大相移波导12的工艺容差，进而有利于降低粗波分复用器的功耗。
分光器11和合束器13均为多模干涉耦合器，多模干涉耦合器对波长不敏感，可以在宽光谱范围内保持基本不变的分光比，从而有效降低输出信号的串扰。
采用多模干涉耦合器作为分光器11，有利于提高分光器11的工艺容差，有利于保障分光比的稳定性。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本申请的保护范围并不局限于此。任何在本发明的精神和原则之内所做的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种粗波分复用器，其特征在于，包括：
第一级滤波器，包括第一干涉仪；
第二级滤波器，连接所述第一级滤波器的输出端，所述第二级滤波器包括第二干涉仪和第三干涉仪；
其中，所述第一干涉仪、所述第二干涉仪和所述第三干涉仪均包括依次连接的分光器、相移波导和合束器；
所述相移波导包括第一相移臂和第二相移臂，所述第一相移臂包括相对设置的两个直线波导、相对设置的两个第一弯曲波导以及相对设置的两个第二弯曲波导，且所述直线波导的一端与所述第一弯曲波导连接，另一端与所述第二弯曲波导连接；所述第二相移臂包括相对设置的两个所述第一弯曲波导和相对设置的两个所述第二弯曲波导。
2.根据权利要求1所述的粗波分复用器，其特征在于，所述第一弯曲波导包括依次连接的第一渐变段、第二渐变段和第三渐变段；
沿所述第一弯曲波导的延伸方向，所述第一渐变段的宽度逐渐变小，所述第三渐变段的宽度逐渐变大。
3.根据权利要求2所述的粗波分复用器，其特征在于，由所述第二渐变段的中部区域朝向所述第二渐变段的两端延伸，所述第二渐变段的宽度逐渐变小。
4.根据权利要求1所述的粗波分复用器，其特征在于，所述第二弯曲波导包括依次连接的第四渐变段、第五渐变段和第六渐变段；
沿所述第二弯曲波导的延伸方向，所述第四渐变段的宽度逐渐变小，所述第六渐变段的宽度逐渐变大。
5.根据权利要求4所述的粗波分复用器，其特征在于，由所述第五渐变段的中部区域朝向所述第五渐变段的两端延伸，所述第五渐变段的宽度逐渐变小。
6.根据权利要求1所述的粗波分复用器，其特征在于，所述第一干涉仪中所述直线波导的长度大于所述第二干涉仪中所述直线波导的长度，且所述第一干涉仪中所述直线波导的长度大于所述第三干涉仪中所述直线波导的长度。
7.根据权利要求1所述的粗波分复用器，其特征在于，所述第一弯曲波导的内侧曲线和外侧曲线为多阶贝塞尔曲线，和/或，所述第二弯曲波导的内侧曲线和外侧曲线为多阶贝塞尔曲线。
8.根据权利要求1至7任一项所述的粗波分复用器，其特征在于，所述分光器和所述合束器均为多模干涉耦合器。
9.根据权利要求8所述的粗波分复用器，其特征在于，所述多模干涉耦合器包括耦合区波导和两个锥形波导；
所述耦合区波导的一端与所述相移波导连接，所述耦合区波导的另一端连接两个所述锥形波导。
10.根据权利要求9所述的粗波分复用器，其特征在于，所述第一相移臂中的所述第一弯曲波导和所述第二相移臂中的所述第一弯曲波导沿所述耦合区波导的宽度方向间隔设置。
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