【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信领域，特别是涉及一种相位补偿型硅基星形90度光混频器。
技术介绍
1、数据传输容量的快速增长对通信设备传输信息的速度与质量提出了更高的要求。与传统通信传输系统相比，相干光通信系统具有更好的频谱效率和接收器灵敏度，以及对幅度自发辐射噪声、色散和偏振模色散的更好容忍度。
2、90度光混频器是相干光通信系统的重要光学器件，用来实现正交相移键控(qpsk)、二进制相移键控(bpsk)等光信号的解调。目前，90度光混频器按实现形式可分为光纤型、自由空间型和波导型三大类。波导型90度光混频器具有体积小、集成度高、结构紧凑的特点，逐渐成为研究的热点。目前广泛研究的基于4×4mmi和2×4mmi与2×2mmi级联等结构的波导型90度光混频器具有相位误差较大且相位不可调谐的缺点。因此，需要进一步研究和发展新的波导型90度光混频器技术，提高相位精度和调谐能力，以满足更高质量的通信需求。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种相位补偿型硅基星形90度光混频器，用于解决现有技术中混频器尺寸大、损耗高，相位偏差大且相位偏差不可调节的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种相位补偿型硅基星形90度光混频器，硅波导层配置包括信号光输入波导、本振光输入波导、由y分支和3个2×2mmi组成的星形结及四个输出波导；本振光输入波导与y分支耦合的输入端口，信号光输入波导与底部2×2mmi的一个输入端口耦合，通过四路90度弯
3、可选地，所述结构一中，本振光输入波导包括：输入单模直波导连接输入交叉波导的左侧端口，利用交叉波导避免输入本振光与输出光的串扰。所述输入交叉波导的右侧端口通过另一段输入单模直波导和90度弯曲波导相连。输入90度弯曲波导和y分支的输入端口相连，利用90度弯曲波导将输入本振光耦合进入输入y分支。输入y分支的两路输出端口分别连接两路90度弯曲波导，利用输入y分支将输入本振光分成强度相等，相位相同的两束光。两路输入90度弯曲波导另一端口分别连接两侧2×2mmi的上方输入端口，将输入本振光输入至所述多模干涉区，用于与信号光混频。
4、可选地，所述结构一中，信号光输入波导包括：输入单模直波导连接交叉波导的左侧端口，利用交叉波导避免输入信号光与输出光的串扰。所述输入交叉波导的右侧端口通过另一段输入单模直波导和90度弯曲波导相连。输入90度弯曲波导与底部2×2mmi的输入端口相连，通过底部2×2mmi将输入信号光分成光强相等，相位相差90度的两束光，用于和本振光混频。另两路输入90度弯曲波导分别连接底部2×2mmi的两个输出端口和两侧2×2mmi的下方输入端口，将输入信号光输入至所述多模干涉区，用于与本振光混频。
5、可选地，所述结构二中，本振光输入波导包括：输入单模直波导连接90度弯曲波导，引出输入本振光到输入90度弯曲波导。输入90度弯曲波导连接y分支输入端口，利用90度弯曲波导改变输入光传播方向，将输入本振光耦合进入输入y分支。输入y分支的两路输出端口分别连接两路90度弯曲波导，利用y分支将输入本振光等相、均匀地分成两束。所述y分支两路输出端口通过两路输入90度弯曲波导和两侧2×2mmi的上方输入端口相连，将输入本振光输入至所述多模干涉区，用于与信号光混频。
6、可选地，所述结构二中，信号光输入波导包括：输入单模直波导连接90度弯曲波导，引出输入信号光到输入90度弯曲波导。输入90度弯曲波导另一端连接底部2×2mmi的输入端口，利用输入2×2mmi，将输入信号光分成光强相等，相位相差90度的两束光，用于和本振光混频。底部2×2mmi的输出端口通过两路输入90度弯曲波导和两侧2×2mmi的下方输入端口相连，将输入信号光输入至所述多模干涉区，用于与本振光混频。
7、可选地，所述结构一中，i路输出波导分别包括：输出90度弯曲波导分别连接所述多模干涉区与交叉波导的底部端口，用于改变输出光的传播方向。输出交叉波导的顶部与底部端口分别连接90度弯曲波导，利用交叉波导避免输出光与输入本振光、信号光的串扰。输出90度弯曲波导连接交叉波导顶部端口和单模直波导，用于改变输出光的传播方向，利用单模直波导将输出光以单模形式传输。
8、可选地，所述结构一中，q路输出波导分别包括：输出弯曲波导连接所述多模干涉区与交叉波导的左侧端口，将输出光输出至交叉波导，同时避免输出光的串扰。输出交叉波导的左侧端口连接弯曲波导，右侧端口连接单模直波导，用于平衡输出光i路与q路的损耗，利用单模直波导将输出光以单模形式传输。
9、可选地，所述结构二中，i路输出波导分别包括：输出90度弯曲波导连接所述多模干涉区和单模直波导,一段单模直波导连接于两个输出90度弯曲波导之间，另一段单模直波导连接于所述90度弯曲波导，将输出光以单模形式输出。
10、可选地，所述结构二中，q路输出波导分别包括：输出弯曲波导连接所述多模干涉区和单模直波导，利用单模直波导将输出光以单模形式输出。
11、可选地，带有相位信息的信号光与本振光在多模干涉区中进行混频，由于mmi的自映像效应，使四个输出端口的相对相差分别为0度、90度、180度、270度。其中，0度与180度输出端经过平衡检测器后的支路称为正交q支路，90度与270度输出端经过平衡检测器后的支路称为同相i支路。
12、可选地，所述多模干涉区长度为：
13、
14、
15、其中，lπ是两个最低阶模的拍长，β0和β1是多模干涉区基模和一阶模的传播常数。
16、可选地，所述结构的相位误差主要来源于90度弯曲波导与2×2mmi结构。
17、可选地，所述多模干涉区的宽度为2.4微米，所述多模干涉区的长度为8微米。
18、可选地，所述相位补偿型硅基星形90度光混频器在c波段的损耗小于1db。
19、可选地，所述相位补偿型硅基星形90度光混频器在c波段的相位偏差小于3度。
20、可选地，所述相位补偿型硅基星形90度光混频器可通过热移相器调节由90度弯曲波导引入的相位偏差。
21、如上所述，本专利技术的相位补偿型硅基星形90度光混频器，具有以下有益效果：
22、本专利技术提供了一种尺寸小、低损耗、低相位偏差、可调谐的相位补偿型硅基星形90度光混频器：利用多模干涉耦合器(mmi)可以实现90度光学混频功能，并且可以通过热移相器补偿由四根90度弯曲波导产生的相位误差。本专利技术的相位补偿型硅基星形90度光混频器的尺寸小，在c波段的损耗小于1db，在c波段的相位误差小于3度，在c波段的不平衡度小于0.2db,这些指标表明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于，所述光混频器的硅波导层配置包括信号光输入波导、本振光输入波导、由Y分支与3个2×2MMI组成的星形结及四个输出波导；本振光输入波导与Y分支输入端耦合，信号光输入波导与底部2×2MMI其中一个输入端耦合，通过四路90度弯曲波导，将信号光和本振光输入至两侧2×2MMI多模干涉区，使得信号光和本振光在两侧的2×2MMI中混频，并分别引出至两个I路输出波导与两个Q路输出波导，
2.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于，本振光输入波导分别包括：
3.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：信号光输入波导分别包括：
4.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：I路输出波导分别包括：
5.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：Q路输出波导分别包括：
6.一种相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于，所述混频器的硅波导层配置包括信号光输入波导、本振光输入波导、由Y分支和3个
7.根据权利要求6所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：本振光输入波导分别包括：
8.根据权利要求6所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：信号光输入波导分别包括：
9.根据权利要求6所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：I路输出波导分别包括：
10.根据权利要求6所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：Q路输出波导分别包括：
...【技术特征摘要】
1.一种相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于，所述光混频器的硅波导层配置包括信号光输入波导、本振光输入波导、由y分支与3个2×2mmi组成的星形结及四个输出波导；本振光输入波导与y分支输入端耦合，信号光输入波导与底部2×2mmi其中一个输入端耦合，通过四路90度弯曲波导，将信号光和本振光输入至两侧2×2mmi多模干涉区，使得信号光和本振光在两侧的2×2mmi中混频，并分别引出至两个i路输出波导与两个q路输出波导，
2.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于，本振光输入波导分别包括：
3.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：信号光输入波导分别包括：
4.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：i路输出波导分别包括：
5.根据权利要求1所述的相位补偿型硅基星形90度光混频器，其特征在于：q路输出波导分别包括：
6.一种相位补偿型硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：林曈，孟睿，范岩，李柳，倪振华，吕俊鹏，恽斌峰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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