本發明專利技術公開了一種多通道集成光波導模式復用-解復用器。包括：N+1條輸入單模光波導N>0；其中：第0輸入光波導末端依次連接有第一錐形光波導、第一多模光波導、第n錐形光波導、第n多模光波導、…、第N錐形光波導、第N多模光波導、輸出多模光波導；第n輸入波導，n=1，…，N，各輸入光波導末端均依次連接有各自的一個S形彎曲光波導結構、耦合區光波導和另一個S形彎曲光波導結構；第n多模光波導的第n階高階模是橫電模，或是橫磁模，n=1、…、N。本發明專利技術將多路信號分別加載至同一條多模波導的N個本征模上，形成模式復用，實現大容量的數據傳輸。作為適用于雙偏振模式復用系統的關鍵功能器件，具有設計方便、結構緊湊、便于擴展。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種復用-解復用器，尤其是涉及用于模式復用系統的一種多通道集成光波導模式復用-解復用器。
技術介紹
眾所周知，長距離光通信已經取得巨大成功。同樣地，光互連作為一種新的互聯方式，可克服傳統電互聯存在的瓶頸問題，引起了廣泛關注。自1984年J. W. Goodman提出在VLSI中采用光互連方案以來，光互連研究已取得了巨大進展。當前光互連不斷向超短距離互聯推進，其通信容量需求日益增長。針對光互連系統數據傳輸量大的特點，最直接的方法是借用長距離光纖通信系統中常用的波分復用(WDM)技術。然而，波分復用系統需要多路激光器或可調諧激光器等價格昂貴的元件或模塊， 因而成本很高，很大程度上將限制它在光互聯系統中的廣泛應用。因此，亟需發展新的復用技術，從而降低波分復用系統的成本。模式復用技術在多模光纖通信中很早就被提出，但由于光纖模式控制(如轉化、激發)技術的難題使之進展緩慢。我們注意到，在片上光互連系統中數據傳輸所采用的是平面光波導鏈路，因而具有非常好的偏振保持/控制能力。這為模式復用技術在光互連系統中的應用提供了一個極好的先決條件，其核心器件是模式(解) 復用器° 文獻Maxim Greenberg 等，“Simultaneous dual mode add/drop multiplexers for optical interconnects buses,，，Optics Communications 266 (2006) 527 - 531設計了一種基于功率漸變(adiabatic power transfer)原理的雙模插分復用器，同時上傳/下載兩個模式，但其設計復雜，不易于拓展，且僅工作于單個偏振。文獻S. Bagheri, and William M. J. Green “Silicon-on-1nsulator mode-selective add-drop unit for on-chip mode-division multiplexing, ” 6th IEEE International Conference on Group IV Photonics, 2009 (GFP ’09)，Page (s) : 166-168，9-11 Sept. 2009給出了一種基于多級模式耦合的雙模插分復用器，但僅實現了基模和第一高階模的復用，其結構復雜、設計不便、 器件尺寸大、且不易于擴展至更多通道的模式復用。總之，目前模式(解)復用技術相關研究仍然很少，尤其用于片上光互連系統的集成光波導模式復用-解復用器更是鮮見，且已有少量報道的模式(解)復用器僅工作于單個偏振，通道少、擴展性差，難以滿足大容量多通道的需求。因此，亟需發展一種適合于模式復用系統的多通道集成光波導模式復用-解復用器。
技術實現思路
針對
技術介紹
中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種多通道集成光波導模式復用-解復用器，從而實現將多路信號分別加載至同一條多模波導的N個本征模上，形成模式復用，實現大容量的數據傳輸。進一步的結合偏振復用技術，進一步地擴大容量。本專利技術采用的技術方案是，它包括本專利技術的N+1條輸入光波導是單模光波導，用于接收所述光，N>0 ;其中第O輸入光波導末端依次連接有第一錐形光波導、第一多模光波導、第二錐形光波導、 第二多模光波導、…、第η錐形光波導、第η多模光波導、…、第N錐形光波導、第N多模光波導、輸出多模光波導；第η輸入波導，η=1, ···, N,各輸入光波導末端均依次連接有各自的一個S形彎曲光波導結構、稱合區光波導和另一個S形彎曲光波導結構；稱合區光波導與第η多模光波導相靠近以發生倏逝波耦合，耦合器光波導的長度滿足如下條件使耦合區光波導的基模完全耦合到第η多模光波導的第η階高階模；第η多模光波導的第η階高階模是橫電模，或是橫磁模，η=1、…、N。第一多模光波導、第二多模光波導、…、第N多模光波導的寬度依次增大，并各自支持至少2、3、…、Ν+1個本征模式；輸出多模光波導寬度大于或等于第N多模光波導的寬度。第一錐形光波導、第二錐形光波導、…、第N錐形光波導首尾兩端的寬度分別等于與之相連的多模波導寬度，此N個錐形光波導的錐度均滿足絕熱條件，即光場經過錐形光波導之后不激發新的模式。耦合區光波導和第η多模光波導的寬度的設計條件是，使耦合區光波導的基模與第η多模光波導的第n+1個高階模滿足位相匹配條件；耦合區光波導的長度選取規則是，使得耦合區光波導的基模完全耦合到第η多模光波導的第η階高階模。第O輸入光波導的輸入端還連有一個具有兩個輸入端口并將橫電基模和橫磁基模合在一起的偏振合束 器，偏振合束器的輸出端與第O輸入光波導的輸入端相連接。本專利技術具有的有益效果是本專利技術結構緊湊，實現了將多路信號分別加載至同一條多模波導的N個本征模上，形成模式復用，實現大容量的數據傳輸，且通過結合偏振復用技術，進一步地擴大容量，適用于模式復用系統，且具有設計方便、結構緊湊、便于擴展等突出優點。附圖說明圖1是本專利技術的實施例示意圖。圖2是本專利技術的具有偏振合束器的實施例2示意圖。圖中10、第O輸入光波導，11、第一輸入光波導，12、第二輸入光波導，13、第三輸入光波導，…，In、第η輸入光波導，…，IN、第N輸入光波導,21、第一錐形光波導,22、第二錐形光波導，…，2η、第η錐形光波導，…,2Ν、第N錐形光波導,31、第一多模光波導,32、第二多模光波導，…，3η、第η多模光波導，…,3Ν、第N多模光波導,41、第一前S型彎曲光波導，42、第二前S型彎曲光波導，…，4η、第η前S型彎曲光波導，…，4Ν、第N前S型彎曲光波導，61、第一后S型彎曲光波導,62、第二后S型彎曲光波導，…，6η、第η后S型彎曲光波導，…，6Ν、第N后S型彎曲光波導,51、第一稱合區光波導,52、第二稱合區光波導，…，玨]!、 第η多模光波導，…,5Ν、第N稱合區光波導,7、輸出多模光波導。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1所不，N+1條輸入光波導10、11、12、…、In、…、IN是單模光波導,用于接收所述光，N>0 ;其中第O輸入光波導10末端依次連接有第一錐形光波導21、第一多模光波導31、第二錐形光波導22、第二多模光波導32、…、第η錐形光波導2η、第η多模光波導3η、…、第N錐形光波導2Ν、第N多模光波導3Ν、輸出多模光波導7 ；第η輸入波導1η,η=1, ···,N,各輸入光波導末端均依次連接有各自的一個S形彎曲光波導結構4η、耦合區光波導5η和另一個S形彎曲光波導結構6η ;耦合區光波導5η與第η 多模光波導3η相靠近以發生倏逝波耦合，耦合器光波導5η的長度滿足如下條件使耦合區光波導5η的基模完全耦合到第η多模光波導3η的第η階高階模；圖1中第一前S型彎曲光波導41，第二前S型彎曲光波導42，…，第η前S型彎曲光波導4η，…，第N前S型彎曲光波導4Ν，第一后S型彎曲光波導61，第二后S型彎曲光波導62，…，第η后S型彎曲光波導6η，…，第N后S型彎曲光波導6Ν。第η多模光波導3η的第η階高階模是橫電模，或是橫磁模，η=1、…、N。第一多模光波導31、第二多模光波導32、···、第N多模光波導3Ν的寬度依次增大， 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多通道集成光波導模式復用?解復用器，其特征在于包括：N+1條輸入光波導（10、11、12、…、1n、…、1N）是單模光波導，用于接收所述光，N>0；其中：第0輸入光波導（10）末端依次連接有第一錐形光波導（21）、第一多模光波導（31）、第二錐形光波導（22）、第二多模光波導（32）、…、第n錐形光波導（2n）、第n多模光波導（3n）、…、第N錐形光波導（2N）、第N多模光波導（3N）、輸出多模光波導（7）；第n輸入波導（1n），n=1，…，N，各輸入光波導末端均依次連接有各自的一個S形彎曲光波導結構（4n）、耦合區光波導（5n）和另一個S形彎曲光波導結構（6n）；耦合區光波導（5n）與第n多模光波導（3n）相靠近以發生倏逝波耦合，耦合器光波導（5n）的長度滿足如下條件：使耦合區光波導（5n）的基模完全耦合到第n多模光波導（3n）的第n階高階模；第n多模光波導（3n）的第n階高階模是橫電模，或是橫磁模，n=1、…、N。
【技術特征摘要】
1.一種多通道集成光波導模式復用-解復用器，其特征在于包括N+1條輸入光波導(10、11、12、…、In、…、IN)是單模光波導，用于接收所述光，N>0 ;其中 第O輸入光波導(10)末端依次連接有第一錐形光波導(21)、第一多模光波導(31)、第二錐形光波導(22)、第二多模光波導(32)、…、第n錐形光波導(2n)、第n多模光波導(3n)、…、第N錐形光波導(2N)、第N多模光波導(3N)、輸出多模光波導(7)； 第n輸入波導(In), n=l,…，N,各輸入光波導末端均依次連接有各自的一個S形彎曲光波導結構(4n)、f禹合區光波導(5n)和另一個S形彎曲光波導結構(6n) ;f禹合區光波導(5n)與第n多模光波導(3n)相靠近以發生倏逝波耦合，耦合器光波導(5n)的長度滿足如下條件使耦合區光波導(5n)的基模完全耦合到第n多模光波導(3n)的第n階高階模； 第n多模光波導(3n)的第n階高階模是橫電模，或是橫磁模，n=l、…、N。2.根據權利要求1所述的一種多通道集成光波導模式復用-解復用器，其特征在于第一多模光波導(31)、第二多模光波導(32)、…、第N多模光波導(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戴道鋅，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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