本发明专利技术公开了一种横向振幅切趾的光栅型多通道薄膜铌酸锂光学滤波器。包括薄膜铌酸锂平台上的输入波导、N个滤波单元、N个滤模器和输出波导；每个滤波单元均由模式解复用器、横向振幅切趾的多模波导光栅和直通波导连接；相邻滤波单元之间由一个滤模器连接，输入波导连接第一滤波单元模式复用/解复用器的输入连接波导作为输入端，每个滤波单元的模式复用/解复用器的下载波导为该滤波单元下载端，第N滤模器连接输出波导作为输出端。本发明专利技术在铌酸锂平台上的滤波器容差大，易于加工，带宽可自由调节，边带抑制比大，消光比大，长波不受FSR限制并且滤波形状呈现方谱，根据具体通信协议需求，可以实现各种不同带宽，不同通道数的滤波器。器。器。
【技术实现步骤摘要】
一种横向振幅切趾的光栅型铌酸锂光学滤波器
[0001]本专利技术属于光通信领域的一种铌酸锂光学滤波器，具体涉及一种横向振幅切趾的光栅型铌酸锂光学滤波器。
技术介绍
[0002]21世纪以来，集成光学器件发展十分迅速，具有“光学硅”之称的铌酸锂是一种集非线性效应、电光效应、光折变效应、热电效应等于一体的材料，尤其是铌酸锂薄膜制备技术的突破以及铌酸锂刻蚀技术的发展，已经引发了集成光学领域的一次革命，是一种非常有竞争力的集成光学材料。近年来，基于铌酸锂薄膜的光电子器件研究取得了激动人心的进展，研制出了一大批性能优越的光电子功能芯片，然而支持高速光传输的铌酸锂薄膜的光学滤波器研究仍十分匮乏，应用受限，研制出具有低损耗、高边模抑制比、方型光谱且超大FSR的高性能铌酸锂滤波器尤为迫切。
[0003]基于布拉格光栅的光学滤波器具有灵活的波长选择、3dB带宽大、低附加损耗和超宽的自由光谱范围等优点，是在铌酸锂平台做滤波器的较好选择。但目前的在铌酸锂平台上的布拉格滤波器受旁瓣影响对相邻通道串扰较大，很难实现密集波分复用。
技术实现思路
[0004]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种横向振幅切趾的光栅型铌酸锂光学滤波器，是具有低损耗、高边模抑制比、方型光谱且超大FSR的高性能铌酸锂滤波器。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]本专利技术包括输入波导、输出波导和N个带有特殊的横向振幅切趾光栅的滤波结构，N个滤波结构依次连接在输入波导和输出波导之间；每个滤波结构均主要由一个带有横向振幅切趾的多模波导光栅的滤波单元和一个滤模器依次连接构成。
[0007]每个滤波单元均主要由模式复用/解复用器、多模波导光栅和直通波导依次连接组成。
[0008]所述的模式解复用器主要由输入连接波导、下载波导、模式复用工作区和输出连接波导连接构成，输入连接波导的输入端连接上一个滤波结构的滤模器的输出端/输入波导，下载波导的一端作为下载端，输入连接波导的输出端、下载波导的另一端分别连接模式复用工作区的一端，模式复用工作区另一端连接输出连接波导的一端，输出连接波导的另一端连接到多模波导光栅的输入端。
[0009]所述的多模波导光栅实现TE0模式反向耦合为TE1模式，满足相位匹配条件：
[0010](n
eff0
+n
eff1
)/2＝λ/Λ
[0011]其中，n
eff0
为TE0模式的有效折射率，n
eff1
为TE1模式的有效折射率，λ为滤波波长，Λ为光栅锯齿周期。
[0012]所述的多模波导光栅为横向振幅切趾的多模波导光栅，多模波导光栅沿波导传输方向的两侧均设置齿形结构，每侧的齿形结构的各个齿顶端沿传播方向渐变分布，每侧的
齿形结构的各个齿槽底端沿传播方向渐变分布，且两侧齿形结构以齿和齿槽在两侧相对对称布置而设置，一侧齿形结构的齿顶部处到另一侧齿形结构的齿槽底部处的间距w始终相同。
[0013]两侧齿形结构的齿宽和齿槽槽宽均相同，两侧齿形结构均以齿和齿槽依次交替布置，一侧齿形结构初始为齿，另一侧齿形结构初始为齿槽，使得两侧齿形结构以齿和齿槽在两侧相对布置而设置。
[0014]对于每一侧齿形结构的两端的齿槽深度中点之间作连线，每侧的齿形结构的各个齿顶端相对于连线以固定的变化函数进行变化，每侧的齿形结构的各个齿槽底端也相对于连线以固定的相同变化函数进行变化，使得多模波导光栅沿波导传输方向的宽度始终相同。
[0015]本专利技术在每个齿顶端到连线的偏移距离/齿槽底端到连线的偏移距离0.5*Δδ进行设置作为微扰，按照高斯、正弦、汉明等函数变化。
[0016]所述的变化函数为高斯、正弦、汉明等函数。
[0017]如图5所示，所述的多模波导光栅可以采用多种形式的锯齿，包括图5(a) 矩形锯齿、图5(b)三角形锯齿和图5(c)余弦形锯齿等。
[0018]所述的直通波导主要由直通波导渐变区和直通波导输出区依次连接而成，直通波导渐变区输入端与多模波导光栅的输出端连接，直通波导输出区输出端连接当前所在滤波结构的滤模器的输入端。
[0019]所述的输入波导、输出波导、滤波结构均均由掩埋氧化层衬底及其上的薄膜铌酸锂结构层构成，其中薄膜铌酸锂结构层键合于掩埋氧化层衬底的上表面，薄膜铌酸锂结构层由两个薄膜铌酸锂层层叠成脊形构成。
[0020]本专利技术的滤波器由薄膜铌酸锂平台上输入波导、N个滤波单元、N个滤模器和输出波导组成。每个滤波单元均由模式(解复用器)、横向振幅切趾的多模波导光栅和直通波导连接。相邻滤波单元之间由一个滤模器连接，输入波导连接第一滤波单元模式复用/解复用器的输入连接波导作为输入端，每个滤波单元的模式复用/解复用器的下载波导为该滤波单元下载端，第N滤模器连接输出波导作为输出端。
[0021]本专利技术基于横向振幅切趾的多模波导光栅，容差大，带宽可调节，长波不受FSR限制，可以实现各种不同带宽，不同通道数需求的滤波器；通过横向调节光栅齿深实现切趾，降低了相邻通道间的串扰，在薄膜铌酸锂平台上实现了大带宽抑制比的多模光栅滤波器，大大提高了该光栅滤波器的性能，为铌酸锂平台提供了核心无源器件——滤波器。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术通过引入多模波导光栅和模式复用/解复用器，利用模式转换的方法实现了紧凑的波导滤波结构。
[0024]本专利技术采用布拉格反射式结构，避免了铌酸锂波导上的偏振旋转，且具有灵活的波长选择性、3dB带宽调节范围大、低附加损耗和超宽的自由光谱范围等优点，易于满足各类光通信应用需求。
[0025]本专利技术通过调节光栅两侧齿深渐变、保持反对称齿分布和保证光栅有效波导宽度不变实现切趾，避免了其他模式(例如TE0)的反射，获得一个大边带抑制比和在长波无限大FSR的薄膜铌酸锂平台上的光栅滤波器。
[0026]本专利技术采用x切的薄膜铌酸锂与现有铌酸锂平台上较为成熟的电光调制器工艺兼容，可以实现进行进一步集成。
[0027]本专利技术可以用平面集成光波导工艺制作，只需要一次刻蚀完成，工艺简便，成本低，性能高，损耗小，具有很大的生产化潜力。
[0028]综合来说，本专利技术在薄膜铌酸锂平台上获得了一个工艺容差大，结构简单、 3dB带宽调节范围大、低损耗，边带抑制比大和在长波无限大FSR的光学滤波器。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的一种横向振幅切趾的多通道光栅型铌酸锂光学滤波器的整体结构示意图。
[0030]图2是本专利技术横向振幅切趾的多模光栅滤波器示意图。
[0031]图3是本专利技术横向振幅切趾的多模波导光栅采用的不同切趾函数形式的示意图，包括但不限于(a)高斯函数、(b)正弦函数和(c)汉明函数。
[0032]图4是本专利技术的横向振幅切趾的光栅型铌酸锂光学滤波器横截面结构示意图。
[0033]图5是多模波导光栅采用的锯齿形式，包括但不限于(a)矩形锯齿、(b) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种横向振幅切趾的光栅型多通道薄膜铌酸锂光学滤波器，其特征在于：包括输入波导(1)、输出波导(2)和N个带有横向振幅切趾光栅的滤波结构，N个滤波结构依次连接在输入波导(1)和输出波导(2)之间；每个滤波结构均主要由一个带有横向振幅切趾的多模波导光栅的滤波单元和一个滤模器依次连接构成。2.根据权利要求1所述的一种横向振幅切趾的光栅型多通道薄膜铌酸锂光学滤波器，其特征在于：每个滤波单元(an)均主要由模式复用/解复用器(an1)、多模波导光栅(an2)和直通波导(an3)依次连接组成。3.根据权利要求1所述的一种横向振幅切趾的光栅型多通道薄膜铌酸锂光学滤波器，其特征在于：所述的模式解复用器(an1)主要由输入连接波导(n01)、下载波导(n04)、模式复用工作区(n02)和输出连接波导(n03)连接构成，输入连接波导(n01)的输入端连接上一个滤波结构的滤模器(bn)的输出端/输入波导(1)，下载波导(n04)的一端作为下载端，输入连接波导(n01)的输出端、下载波导(n04)的另一端分别连接模式复用工作区(n02)的一端，模式复用工作区(n02)另一端连接输出连接波导(n03)的一端，输出连接波导的另一端连接到多模波导光栅(an2)的输入端。4.根据权利要求1所述的一种横向振幅切趾的光栅型多通道薄膜铌酸锂光学滤波器，其特征在于：所述的多模波导光栅(an2)实现TE0模式反向耦合为TE1模式，满足相位匹配条件：(n
eff0
+n
eff1
)/2＝λ/Λ其中，n
eff0
为TE0模式的有效折射率，n
eff1
为TE1模式的有效折射率，λ为滤波波长，Λ为光栅锯齿周期。5.根据权利要求3所述的一种横向振幅切趾的光栅型多通道薄膜铌酸锂光学滤波器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴道锌，贺江豪，张明，刘大建，朱明愚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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