一种基于集成硅波导的可编程光学滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于集成硅波导的可编程光学滤波器，包括依次相接的耦合器，功率调制结构，相位调制结构，延时结构和耦合器；将需处理的光信号输入到集成硅波导系统中，耦合器将光信号分为多路信号，功率调制结构调节每一路光信号功率，相位调制结构调节每一路光信号相位，经过每一路不同延时，最后再由耦合器将各路光信号合成为一路，通过电调或热调方法调节各路信号功率与相位就能实现中心波长可调、带宽可调、滤波形状可调的可编程滤波。本发明专利技术结构简单紧凑、成本较低、容易实现，且能够实现可集成可编程的光学滤波，应用范围更加广泛，可用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于集成硅波导的可编程光学滤波器
本专利技术涉及光学滤波
，尤其涉及一种基于集成硅基波导的可编程光学滤波器。
技术介绍
光学滤波器的主要作用就是对宽带光谱信号进行筛选，从而得到所需的窄带信号或者特殊频率成份，它是光学系统中极其重要的组成部分，在抑制噪声、提高信号质量、增加通信容量和超快光学等方面都有很大贡献。现有的可调光学滤波器主要可以分为三种:中心波长可调滤波器，带宽可调滤波器，中心波长带宽皆可调滤波器。第一种中心波长可调滤波器是指滤波器的带宽是不可变的，滤波的中心波长可以变化，其中又可分为基于光栅的可调滤波器(Das Mand Thyagarajan K, “Wavelength division multiplexing isolation filter usingconcatenated chirped long period gratings，，.0ptics Communications, 2001),声光可调滤波器(历群，刘小明，李佟等，“基于单模光纤的可调谐声光滤波器”，中国激光，2001)，法布里波罗腔(F-P)结构的可调滤波器(A.Kutyrev, C.L.Bennett, S.Moseley etal.“Nearinfrared cryogenic tunable sol id fabry-perot spectrometer，，，Proceedingsof SPIE，2004)等。第二种带宽可调滤波器是指滤波的中心波长不可变，但滤波的带宽可以调节，其中又可分为:基于微盘或微环的可调滤波器(Ming-Chang M.Leeand Ming C.ffu.“Variable bandwidth of dynamic add—drop filters basedon coupling-controlled microdisk resonators，，，Optics Letter, 2006), 基 于Gires-Tournois 干涉仪的可调滤波器(Kyoungsik Yu and Olav Solgaard.“TunableOptical Transversal Filters Based ona Gires-Tournois Interferometer With MEMSPhase Shifters，，，IEEE Journalof Selected Topics in Quant μ m Electronics, 2004)等。第三种中心波长带宽皆可调的滤波器综合了前两种滤波器的优点，更加灵活，应用范围也更广。但这种滤波器仍然处于研发阶段，实现方案较少。目前已公开的技术方案有:利用两块镀膜的光学基板，改变基板距离和光源入射位置来实现中心波长带宽皆可调的滤波器(Philip E.Buchsbaμ m and James D.Lane, Tunable Variable BandpassOpticalf iIter: US, 6，700，690B1 [P].2004-3-2.)。基于马赫-曾德尔干涉仪结构的中心波长带宽皆可调的滤波器(Yunhong Ding, Minhao Pu, Liu Liu etal.“Bandwidthand waveIength-tunableoptical bandpass filter based on silicon microring—MZIstructure”.0pticsExpress, 2011, 19(7):6242-6270.)。这两种方案都有一定局限性。第一个方案中要求十分精密的机械控制，且制作复杂成本高。第二个方案中滤波器的波长和带宽的调谐范围非常窄，这大大限制了它的应用范围。另外Finisar公司和SanTec公司均开发出中心频率可调和带宽可调的商用光学滤波器(如Finisar公司的WaveShaper4000s和Santec公司的0TF-950型号与0TF-930型号)，但均为空间光学技术，而非集成光学技术，因此所构建的系统体积庞大，功耗高，成本高。而我们提出的滤波器方案结构紧凑，将所有功能模块集成到一个硅基芯片上，制作简单，成本较低，并且可以实现可编程，比中心带宽皆可调滤波器更加灵活，使用范围更广，可用性强。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于集成硅波导的可编程光学滤波器，该装置的构成结构简单，成本较低，易于实现，且易集成可编程。为实现以上专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案:—种基于集成娃波导的可编程光学滤波器，包括依次相接的多个模块:第一I禹合器、功率调制结构、相位调制结构、延时结构和第二耦合器，所述多个模块均在一个硅基芯片上制作完成，其中，第一稱合器将输入的光信号分为均勻的η路信号(4 < η < 16)，功率调制结构对每一路信号进行功率调制，相位调制结构对每一路信号进行相位调制，延时结构对每路信号作不同延时，最后由第二耦合器(5)合为一路，所述功率调制结构与所述相位调制结构采用电调或热调方式精细控制，实现可编程滤波。与现有技术相比，本专利技术的技术效果体现在:使用硅基波导结构来实现光学滤波，硅基波导相对于分离器件来说，结构紧凑，易于集成，制作简单，成本较低，并且可以实现可编程，更加灵活，使用范围更广，可用性强。【附图说明】参照下面的说明，结合附图，可以对本专利技术有最佳的理解。在附图中，相同的部分可由相同的标号表不。图1为本专利技术光学滤波器的结构示意图，其中I (a)为实现可编程光学滤波的结构图，I (b)为实现可编程光学滤波的硅波导系统俯视示意图(以串联Y分支作为功分器，8路光路，热调功率/相位调制结构为例)，I (c)为实现sine函数形频谱图；图2为设计波导横截面的模式分布；图3为设计Y分支功分器的示意图，其中3 (a)为2维示意图，3 (b)为3维示意图；图4为热调方式的调制结构，其中4 Ca)为设计的热调MZI功率调制结构2维示意图，4 (b)为设计的热调MZI功率调制结构3维示意图，4 (c)为设计的热调相位调制结构2维示意图，4 Cd)为设计的热调相位调制结构3维示意图；图5为热调结构随温度变化的关系图，其中5 (a)为热调功率调制结构输出功率随温度变化的关系图，5 (b)为热调相位调制结构输出相位改变量随温度变化的关系图；图6为延时结构的示意图，其中6 (a)为2为示意图，6 (b)为3为示意图；图7为模拟实现可编程光学滤波器的示意图，其中4 Ca)为时域矩形波的标准频谱，4 (b)为可编程滤波器按标准频谱(a)设定参数后所得的输出频谱。4 (C)为时域三角波的标准频谱，4 (d)为可编程滤波器按标准频谱(C)设定参数后所得的输出频谱。4 Ce)为时域锯齿波的标准频谱，4 (f)为可编程滤波器按标准频谱(e)设定参数后所得的输出频-1'TfeP曰。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的适用范围。图1 (a)给出了本专利技术可编程光学滤波器实现的一种结构示意图。基于集成硅波导的可编程光学滤波器包括依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于集成硅波导的可编程光学滤波器，包括依次相接的多个模块：第一耦合器（1）、功率调制结构（2）、相位调制结构（3）、延时结构（4）和第二耦合器（5），所述多个模块均在一个硅基芯片上制作完成，其中，第一耦合器（1）将输入的光信号分为均匀的n路信号（4≤n≤16）,功率调制结构（2）对每一路信号进行功率调制，相位调制结构（3）对每一路信号进行相位调制，延时结构（4）对每路信号作不同延时，最后由第二耦合器（5）合为一路，所述功率调制结构（2）与所述相位调制结构（3）采用电调或热调方式精细控制，实现可编程滤波。

【技术特征摘要】
1.一种基于集成娃波导的可编程光学滤波器，包括依次相接的多个模块:第一稱合器(1)、功率调制结构(2)、相位调制结构(3)、延时结构(4)和第二耦合器(5)，所述多个模块均在一个硅基芯片上制作完成，其中，第一稱合器(I)将输入的光信号分为均匀的η路信号(4 ^ n ^ 16),功率调制结构(2)对每一路信号进行功率调制，相位调制结构(3)对每一路信号进行相位调制，延时结构(4)对每路信号作不同延时，最后由第二耦合器(5)合为一路，所述功率调制结构(2)与所述相位调制结构(3)采用电调或热调方式精细控制，实现可编程滤波。2.根据权利要求1所述的可编程光...

【专利技术属性】
技术研发人员：董建绩，廖莎莎，张新亮，杨婷，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：