一种集成化可重构光插分复用器制造技术

本发明专利技术揭示了一种集成化可重构光插分复用器，其包括：输入波导，输出波导，分路上载波导，可重构分路信号上载单元，总信号上载波导，总信号上载单元，主信道波导，可重构分路信号下载单元，以及分路下载波导。该集成化可重构光插分复用器整体性能好，通道的插入损耗低，通道间功率均匀，保证上载信号与下载信号之间的隔离度，提高上载以及下载信号的性能，同时其结构依然紧凑。

【技术实现步骤摘要】
一种集成化可重构光插分复用器
本专利技术涉及一种应用于光通信、光网络等领域的可重构光插分复用器，尤其涉及一种基于绝缘体上硅材料的集成化可重构光插分复用器。
技术介绍
随着通信技术的发展和通信网络的扩大，光通信网络逐渐成为承载和传递通信信息的主力军。光插分复用器(OADM)是光通信网络中的核心部件和设备。随着光网络向智能化方向发展，光插分复用器也向智能化、可重构的方向演进，即所谓的可重构光插分复用器(ROADM)。ROADM位于多节点光纤通信网络的中间节点处，其基本功能是可以有选择性的从光纤中下载某个或某些光信道到本地，同时有选择性的上载本地用户发往其他节点用户的信号进入光纤信道，而不影响其他波长信道的传输，保持光域的透明性。目前，ROADM已经逐渐取代传统的OADM，成为光网络的核心部件和设备。设计集成化的ROADM器件是提高ROADM设备性能、降低成本的有效途径。但是，目前商用的ROADM大多采用以光栅为色散元件、液晶点阵作为滤波器的技术方案，该方案的优点是滤波的波形可以通过软件控制，缺点是光栅的尺寸较大，使得器件封装的体积较大，影响设备的小型化和集成化；同时分立元件之间的对准难度大，封装成本高。集成化的ROADM已经有报道，有的在二氧化硅波导上制作，有的在硅脊型波导上制作，以二氧化硅波导与硅脊型波导制作的ROADM的面积都比较大，达到平方厘米量级。硅纳米线波导具有体积小、集成度高、性能优越、制备工艺兼容性好等特点。基于硅纳米线波导的谐振腔具有结构紧凑、滤波性能良好、功能灵活多样等特点，特别适合用于设计大规模光子集成回路或大规模光电集成回路。目前，已有用硅纳米线波导谐振腔设计集成化ROADM的报道，主要以可调谐的可调谐上下载滤波器结构作为基本单元搭建多信道的ROADM。目前已报道的基于硅纳米线波导谐振腔结构的ROADM主要以采用交叉结构的可调谐上下载滤波器作为其基本单元。采用交叉结构的可调谐的上下载滤波器结构如图3所示，即利用谐振腔的滤波特性来实现信号的上载或下载，通过调谐谐振腔的有效腔长来调谐上载或下载的信号波长。但采用图3结构时，ROADM中存在多个波导的交叉点，信号通过交叉点时会发生散射和反射，引起信号的损伤和信道串扰，即使通过优化，每个交叉点的损伤仍在0.3～0.8dB。由于ROADM是多信道器件，不同信道的信号经过的交叉点个数是不同的，因此不同信道的信号的功率相差可达1.5～3.5dB，造成信号质量变差；采用图3结构时，由于不同方向的信号间没有通过隔离器隔离，滤波后的残余信号会成为串扰源，造成上载的残余信号对下载信号的串扰，以及输入的残余信号对输出信号的串扰；由于上载和下载信号使用同一个谐振腔，从原理上，单环谐振腔只能保证某一个方向(上载方向或下载方向)的性能比较好，另一个方向的性能较差，采用双环或多环结构可以解决这个问题，但是其制备难度要增加不少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种集成化可重构光插分复用器，其结构紧凑，性能好，器件引入的插入损耗小，不同信道的信号功率差别小，上下载信号之间的串扰小。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种集成化可重构光插分复用器，其包括：输入波导，输出波导，以及依次耦合的分路上载波导，可重构分路信号上载单元，总信号上载波导，总信号上载单元，主信道波导，可重构分路信号下载单元和分路下载波导，其中，输入波导和输出波导用于实现器件与外部的信号对接；分路上载波导用于将本地待上载信号传输至可重构分路信号上载单元；可重构分路信号上载单元用于将本地待上载信号上载到总信号上载波导；总信号上载波导用于将所有本地待上载信号传输至总信号上载单元；总信号上载单元用于将所有本地待上载信号上载到主信道波导；主信道波导用于传输多路不同波长的波分复用信号；可重构分路信号下载单元用于从主信道波导中选择本地所需的波长信号下载到分路下载波导；分路下载波导用于将由可重构分路信号下载单元下载的信号传输至本地。此外，本专利技术还提供如下附属技术方案：所述输入波导和所述输出波导均为倒锥形的模斑转换器，用于提高纳米线波导与普通单模光纤的耦合效率。所述分路上载波导、总信号上载波导、以及分路下载波导均为单模波导。所述可重构分路信号上载单元为上载环形谐振腔；本地待上载的光信号通过分路上载波导传输到上载环形谐振腔，上载环形谐振腔将光信号上载至总信号上载波导，所有待上载的光信号均在总信号上载波导内传输。所述上载环形谐振腔为可重构的上载环形谐振腔，其谐振波长可以通过电光效应或热光效应进行调谐，进而选择不同的波长的光信号上载至总信号上载波导。所述总信号上载单元为跑道型谐振腔；总信号上载波导将所有待上载的信号传输至跑道型谐振腔，由跑道型谐振腔将所有待上载信号全部上载至主信道波导，完成将本地信号上载至主信道的功能。所述跑道型谐振腔为可重构的跑道型谐振腔，具有较宽的滤波通带和滤波止带，通带与止带的宽度都大于需要上载的总信号带宽，并且通带和止带可以通过电光效应或热光效应进行调谐，选择是否将本地信号上载至主信道。所述输入波导、主信道波导和输出波导依次耦合，并且主信道波导为单模波导，多波长光信号在主信道内传输。所述可重构分路信号下载单元为下载环形谐振腔；该下载环形谐振腔从所述主信道波导中选择滤出特定波长的光信号并耦合到分路下载波导，由分路下载波导传输至本地。所述下载环形谐振腔为可重构的下载环形谐振腔，其谐振波长可以通过电光效应或热光效应进行调谐，进而选择不同的波长的光信号下载至本地。相比于现有技术，本专利技术的优势大致有如下几点：1、本专利技术的集成化可重构光插分复用器中不再出现交叉波导结构，消除了由于交叉波导引起的不同信道间的串扰；消除了由于交叉波导引起的传输损耗；消除了由于交叉波导引起的不同信道间的功率不一致性。2、上载信道与下载信道完全分离，减小了上载信道与下载信道之间的串扰；ROADM的每一个可调谐上载(下载)滤波器只需要负责一个方向上的信号处理，降低了可调谐上载(下载)滤波器的设计难度，可以确保每一个可调谐上载(下载)滤波器都选择最优的设计参数。即可调谐上载(下载)滤波器只需要完成信号的上载(下载)任务，因此，可调谐上载(下载)滤波器可以设计成在上载(下载)方向满足临界耦合条件的滤波器，确保上载(下载)信号的质量达到最好，上载(下载)信号的损耗尽可能低。3、本专利技术的集成化可重构光插分复用器利用跑道型谐振腔将主信道中经过下载单元处理后的残余信号完全滤除，消除了主信道中残余的输入信号对输出信号的串扰。4、主信道和下载信道输出的信号质量良好，插入损耗小，各路信号间的功率不均匀性小于1dB。5、采用新结构的ROADM结构依然紧凑，与传统结构相比，其面积增量不大于5％。附图说明图1是本专利技术的集成化可重构光插分复用器结构原理图。图2是四信道ROADM结构示意图。图3是现有技术的采用交叉结构的可调谐上下载滤波器结构。具体实施方式以下结合较佳实施例及其附图对本专利技术技术方案作进一步非限制性的详细说明。本专利技术的集成化的可重构光插分复用器(ROADM)采用硅纳米线波导作为平台、可调单微环谐振器作为基本功能单元，见图1，其包括输入波导，输出波导，分路上载波导，可重构分路信号上载单元，总信号上载波导，总信号上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成化可重构光插分复用器，其特征在于其包括：输入波导，输出波导，以及依次耦合的分路上载波导，可重构分路信号上载单元，总信号上载波导，总信号上载单元，主信道波导，可重构分路信号下载单元和分路下载波导，其中，输入波导和输出波导用于实现器件与外部的信号对接；分路上载波导用于将本地待上载信号传输至可重构分路信号上载单元；可重构分路信号上载单元用于将本地待上载信号上载到总信号上载波导；总信号上载波导用于将所有本地待上载信号传输至总信号上载单元；总信号上载单元用于将所有本地待上载信号上载到主信道波导；主信道波导用于传输多路不同波长的波分复用信号；可重构分路信号下载单元用于从主信道波导中选择本地所需的波长信号下载到分路下载波导；分路下载波导用于将由可重构分路信号下载单元下载的信号传输至本地。

【技术特征摘要】
1.一种集成化可重构光插分复用器，其特征在于其包括：输入波导，输出波导，以及依次耦合的分路上载波导，可重构分路信号上载单元，总信号上载波导，总信号上载单元，主信道波导，可重构分路信号下载单元和分路下载波导，其中，输入波导和输出波导用于实现器件与外部的信号对接；分路上载波导用于将本地待上载信号传输至可重构分路信号上载单元；可重构分路信号上载单元用于将本地待上载信号上载到总信号上载波导；总信号上载波导用于将所有本地待上载信号传输至总信号上载单元；总信号上载单元用于将所有本地待上载信号上载到主信道波导；主信道波导用于传输多路不同波长的波分复用信号；可重构分路信号下载单元用于从主信道波导中选择本地所需的波长信号下载到分路下载波导；分路下载波导用于将由可重构分路信号下载单元下载的信号传输至本地。2.根据权利要求1所述的集成化可重构光插分复用器，其特征在于，所述输入波导和所述输出波导均为倒锥形的模斑转换器，用于提高纳米线波导与普通单模光纤的耦合效率。3.根据权利要求1所述的集成化可重构光插分复用器，其特征在于，所述分路上载波导、总信号上载波导、以及分路下载波导均为单模波导。4.根据权利要求1所述的集成化可重构光插分复用器，其特征在于，所述可重构分路信号上载单元为上载环形谐振腔；本地待上载的光信号通过分路上载波导传输到上载环形谐振腔，上载环形谐振腔将光信号上载至总信号上载波导，所有待上载的光信号均在总信号上载波导内传输。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿敏明，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45