【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光通信，具体涉及一种片上集成波分复用器及光子集成电路芯片。
技术介绍
1、波分复用通过不同的波长携带多路信号，在单根光纤/波导中传输、交换，是光通信实现信息扩容的关键技术，其中用于实现波分复用和解复用的器件称为波分复用器件(mux)和波分解复用器件(demux)，是波分复用系统的核心器件。然而，在波分复用器件的实际应用场景中，由于激光器等受到环境温度、制作误差等各种不稳定因素的影响，往往会造成输出波长偏移目标波长，从而引起通道间的显著损耗和串扰问题。在这种应用场景下，需要大宽带、平坦型的波分复用器件，以容纳激光器的波长偏移，保证波分复用系统正常工作。
2、如图1所示的片上集成波分复用器的结构，其包括第一级复用模块100’和第二级复用模块200’，可以显著改善波分复用器件的通道带宽，它利用两个平坦型波分复用器件(平顶波分复用器件110’)进行第一级复用，再通过偏振复用模块230’进行第二级复用，从而实现更大波长范围内的平坦输出，且该结构仅包含被动器件，无需外加调节，贴合实际应用场景。然而，这种波分复用器件结构采用至少两个平坦型的波分复用器件进行带宽的展宽，会导致整个波分复用系统的尺寸翻倍，并不利于高密度、高速率光子芯片的实现。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种片上集成波分复用器及光子集成电路芯片，用以实现具有更大带宽的平坦波分复用功能，同时简化波分复用器件结构的复杂度和尺寸。
2、根据本申请的一个方面，提供了一种片上集成波分复用器，所述波分
3、所述多个第一输入波导被配置为分别对应接收预定的第一波长分组且具有第一偏振态的多路入射光，所述多个第二输入波导被配置为分别对应接收预定的第二波长分组且具有第二偏振态的多路入射光，所述输出波导为偏振兼容的波导，所述输出波导被配置为输出多波长-偏振复用光，其中，所述第一偏振态和所述第二偏振态相互垂直；
4、所述第一波长分组为具有预定波长间隔的λ1、λ2、λ3……λn波长中的奇数分组和偶数分组的其中一组，所述第二波长分组为其中另一组，其中n≥4，且n为正整数，λ1、λ2、λ3……λn按所述预定波长间隔从小到大或从大到小顺序排列；
5、所述平顶波分复用结构被配置为具有第一偏振态的多路入射光和具有第二偏振态的多路入射光在其内的传输模式的有效折射率具有预定差值，使所述多个第一输入波导接收到的具有第一偏振态的多路入射光和所述多个第二输入波导接收到的具有第二偏振态的多路入射光在所述平顶波分复用结构内合为一路多波长-偏振复用光并从所述输出波导输出。
6、根据本申请的一些实施例，所述平顶波分复用结构中每个所述第一输入波导或所述第二输入波导对应的通道的带宽覆盖由其所对应的所述第一输入波导或所述第二输入波导配置的入射光的中心波长加上预设的偏移量阈值对应的频带范围。
7、根据本申请的一些实施例，所述预设的偏移量阈值为itu标准规定的偏移量，所述预定波长间隔为通信系统要求的波长间隔，所述带宽为相应通道的1db带宽，所述1db带宽大于或等于两倍的所述偏移量阈值，且小于两倍的所述预定波长间隔。
8、根据本申请的一些实施例，还包括多个偏振旋转器，所述偏振旋转器的数量与所述第一输入波导的数量或者所述第二输入波导的数量一致；
9、所述第一输入波导组和所述第二输入波导组的其中一组的每个输入波导均级联一个所述偏振旋转器，用于改变输入到相应组的每个波长信号的偏振态，使入射到所述第一输入波导组的入射光的偏振态与入射到所述第二输入波导组的入射光的偏振态相垂直。
10、根据本申请的一些实施例，所述平顶波分复用结构包括多个多模干涉器，以及偏振兼容的刻蚀衍射光栅结构、阵列波导光栅结构、角度型多模干涉仪结构中的任意一种，每一所述第一输入波导和每一所述第二输入波导均通过一个所述多模干涉器连接所述刻蚀衍射光栅结构、所述阵列波导光栅结构或者所述角度型多模干涉仪结构。
11、根据本申请的一些实施例，所述平顶波分复用结构包括多个多模干涉器和一个偏振兼容的刻蚀衍射光栅结构，所述刻蚀衍射光栅结构包括多个第一输入通道、多个第二输入通道、自由传输区、刻蚀衍射光栅齿面以及一个输出通道，其中，所述多个第一输入通道、所述多个第二输入通道和所述输出通道分别位于所述自由传输区的罗兰圆圆周上的不同位置，每一所述第一输入通道均通过一个所述多模干涉器连接每一所述第一输入波导，每一所述第二输入通道均通过一个所述多模干涉器连接每一所述第二输入波导；
12、所述自由传输区包括平板波导，所述平板波导被配置为使输入的具有第一偏振态的多路入射光和具有第二偏振态的多路入射光在其内传输模式的有效折射率具有所述预定差值；所述刻蚀衍射光栅齿面被配置为对经过所述自由传输区的具有第一偏振态的多路入射光和具有第二偏振态的多路入射光分别进行衍射，以使得所述具有第一偏振态的多路入射光和具有第二偏振态的多路入射光均聚焦到所述输出通道处，并合为一路多波长-偏振复用光由所述输出波导输出。
13、根据本申请的一些实施例，所述平顶波分复用结构包括多个多模干涉器和一个阵列波导光栅结构，所述阵列波导光栅结构包括一个输入平板波导、一个输出平板波导、以及连接于所述输入平板波导和所述输出平板波导之间的多个阵列波导，每个所述第一输入波导和每个所述第二输入波导均通过一个所述多模干涉器连接所述输入平板波导，所述输出波导连接所述输出平板波导；每个所述阵列波导包括锥波导、直波导和弯曲波导，相邻两个阵列波导之间具有一恒定的长度差，在所述输入平板波导和所述输出平板波导内，所述第一偏振态与所述第二偏振态的有效折射率具有所述预定差值，使具有第一偏振态的多路入射光和具有第二偏振态的多路入射光在经过所述阵列波导光栅结构中的所述多个阵列波导的相位配置后合为一路多波长-偏振复用光由所述输出波导输出。
14、根据本申请的一些实施例，所述平顶波分复用结构包括多个多模干涉器和一个角度型的多模干涉仪结构，所述角度型的多模干涉仪结构包括多个所述第一输入波导、多个所述第二输入波导、多模干涉区和一个所述输出波导，其中，每一所述第一输入波导和每一所述第二输入波导均通过一个多模干涉器连接于所述多模干涉区的同一侧，各所述第一输入波导和所述输出波导与所述多模干涉区的连接处之间的水平轴向距离与各所述第二输入波导和所述输出波导与所述多模干涉区的连接处之间的水平轴向距离被配置为具有预设差值；
15、所述多模干涉区被配置为使输入的具有第一偏振态的多路入射光和具有第二偏振态的多路入射光在其内传输模式的有效折射率具有所述预定差值，以使输入的所述具有第一偏振态的多路入射光和所述具有第二偏振态的多路入射光聚焦到所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种片上集成波分复用器，其特征在于，所述波分复用器集成于一光子集成电路芯片上，包括一个偏振兼容的平顶波分复用结构，所述平顶波分复用结构具有第一输入波导组、第二输入波导组和一个输出波导，所述第一输入波导组包括多个第一输入波导，所述第二输入波导组包括多个第二输入波导，所述第二输入波导组位于所述第一输入波导组的一侧；
2.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述平顶波分复用结构中每个所述第一输入波导或所述第二输入波导对应的通道的带宽覆盖由其所对应的所述第一输入波导或所述第二输入波导配置的入射光的中心波长加上预设的偏移量阈值对应的频带范围。
3.根据权利要求2所述的片上集成波分复用器，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，还包括多个偏振旋转器，所述偏振旋转器的数量与所述第一输入波导的数量或者所述第二输入波导的数量一致；
5.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述平顶波分复用结构包括多个多模干涉器，以及偏振兼容的刻蚀衍射光栅结构、阵列波导光栅结构、角度型多模干涉仪结构中的任
6.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述片上集成波分复用器包括衬底和位于衬底上面的芯层，所述平顶波分复用结构位于所述芯层，所述芯层为氮化硅层、硅层或者铌酸锂层中的任一种。
10.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述波分复用器还包括耦合结构，所述耦合结构与所述平顶波分复用结构的输出波导相连，用于将所述平顶波分复用结构的输出波导输出的多波长-偏振复用光信号耦合至外部光纤。
11.一种光子集成电路芯片，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的片上集成波分复用器。
...【技术特征摘要】
1.一种片上集成波分复用器，其特征在于，所述波分复用器集成于一光子集成电路芯片上，包括一个偏振兼容的平顶波分复用结构，所述平顶波分复用结构具有第一输入波导组、第二输入波导组和一个输出波导，所述第一输入波导组包括多个第一输入波导，所述第二输入波导组包括多个第二输入波导，所述第二输入波导组位于所述第一输入波导组的一侧；
2.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述平顶波分复用结构中每个所述第一输入波导或所述第二输入波导对应的通道的带宽覆盖由其所对应的所述第一输入波导或所述第二输入波导配置的入射光的中心波长加上预设的偏移量阈值对应的频带范围。
3.根据权利要求2所述的片上集成波分复用器，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，还包括多个偏振旋转器，所述偏振旋转器的数量与所述第一输入波导的数量或者所述第二输入波导的数量一致；
5.根据权利要求1所述的片上集成波分复用器，其特征在于，所述平顶波分复用结构包括多个多模干涉器，以及偏振兼容的刻蚀衍射光栅结构、...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晨光，郭德汾，李显尧，
申请(专利权)人：苏州湃矽科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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