基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器及其串联系统

1.本实用新型涉及的是一种光纤通信与集成光学领域的技术，具体是一种基于微环谐振器的可切换通道间隔与通道带宽的波分解复用器及其串联系统。


背景技术：

2.光纤通信系统中的波分复用(wdm)工作方式对于特定的波长通道通常有对应的通道带宽要求。中心波长分布越密集的波分复用方式对应需要的通道带宽通常越窄，而中心波长分布越稀疏的波分复用可以接受的通道带宽越宽，所以在不同的波分复用方式之间切换时对响应通道的带宽也通常需要进行对应的切换。
3.现有的具有带宽可调节功能的波分解复用器通常以连续调节的方式对带宽进行调节，这在缺少高速有效的闭环反馈的环境下不容易稳定，对环境噪声的容忍度低。而且对于带宽的连续可调方式，当前缺乏高速低成本的方法对输出频谱的带宽进行实时监控，增加了闭环调节的工程复杂度。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有波分解复用器依赖带宽连续调节的工作模式，调节过程不容易稳定的问题，提出一种基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器及其串联系统，实现离散地实现不同通道带宽属性的切换，并且通过结构整体的串联可以实现多种波分复用方式下的工作模式切换。
5.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型涉及一种基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，包括：依次并列设置的输入波导、第二级波导、输出波导以及设置于输入波导和第二级波导之间的第一微环谐振器、并列设置于第二级波导和输出波导之间的第二和第三微环谐振器，其中：每个微环谐振器上均设有电阻性加热层和分别与之相连的电极以及监视器波导。
7.本实用新型涉及一种串联系统，包括至少两个上述基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，各个复用器的输入波导依次首尾相连以实现每个带宽可切换波分解复用器的串联。
8.技术效果
9.本实用新型整体解决了现有技术中带宽可调波分解复用器在缺少高速有效的闭环反馈的环境下不容易稳定，对环境噪声的容忍度低的问题；本实用新型基于微环谐振器，实现了带宽离散可切换的波分解复用器，切换过程无需依赖输出端带宽属性的反馈，并且可以通过串联多个结构实现多通道的两种不同波分复用方式之间的离散切换。
附图说明
10.图1为本基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器的结构俯视图；
11.图中：输入端口1、一级微环谐振器2、电极3、4、电阻性加热层5、监视器波导6、第一
级滤波输出端口7、第一二级微环谐振器8、第二二级微环谐振器9、监视器波导输出端口 10、11、12、输出端口13、输入波导14、第二级波导15、输出波导16；
12.图2为本实用新型的窄带宽工作模式输出端口传输谱图；
13.图3为本实用新型的宽带宽工作模式输出端口传输谱图；
14.图4为基于带宽可切换波分解复用器系统示意图。
具体实施方式
15.如图1和图4所示，为本实施例涉及一种基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，该波分解复用器在soi晶圆上制备得到，包括：依次并列设置的输入波导14、第二级波导15、输出波导16以及设置于输入波导14和第二级波导15之间的一级微环谐振器2、并列设置于第二级波导15和输出波导16之间的第一二级微环谐振器8、第二二级微环谐振器9，其中：每个微环谐振器上均设有电阻性加热层5和分别与之相连的电极3、4以及监视器波导6。
16.所述的微环谐振器为环状结构，波导宽度为400nm，环形半径为5236nm。
17.所述的监视器波导6设置于各自对应的微环谐振器的侧边，具体为弯曲波导，曲率半径恒定为3000nm，与微环谐振器的环状波导之间间距为2500nm。
18.所述的电阻性加热层5为覆盖于各自对应的微环谐振器上的两段弯曲结构及连接两段弯曲结构的带状结构，其中弯曲结构的曲率半径与微环谐振器半径一致，其宽度为2000nm，厚度为100nm。
19.本实施例中的微环谐振器的环形波导半径为5236nm，一级微环谐振器的环形波导与旁侧的波导之间的空隙间距为187nm，第一二级微环谐振器的环形波导与旁侧的波导之间间距为 187nm，第二二级微环谐振器的环形波导与旁侧的波导之间的空隙间距为141nm。
20.所述的监视器波导6与各自对应的微环谐振器的环形波导之间的空隙间距为250nm。所有硅波导宽度为400nm。电阻性加热层为带状宽度2000nm的tin，电极材料为alcu。
21.本实施例涉及上述波分解复用器的波分解复用方法，将光从输入端口输入之后由第一级微环谐振器滤波，滤波后的光波在第二级波导中传输，再由第二级微环谐振器滤波，获得的滤波后光波导在输出波导中传输，并可以在输出端口处获得。
22.监视器波导导出每个微环谐振器的少量滤波后光波在监视器波导输出端口输出，用于微环谐振器谐振波长的闭环调节过程。
23.如图2所示，为波分解复用器在密集波分复用(dwdm)中在1558.98nm中心波长通道工作时的窄带宽传输谱，半峰全宽(fwhm)约为0.4nm，插入损耗小于4db。
24.如图3所示，为波分解复用器在密集波分复用(dwdm)中在1558.98nm中心波长通道工作时的窄带宽传输谱，半峰全宽(fwhm)约为0.8nm，插入损耗小于4db。
25.如图4所示，本装置可以通过整体结构的串联实现多通道的波分解复用，通过加热器调节第一级微环谐振器的谐振波长可以调节波分解复用器工作于的波分复用通道，通过选择与通道中心波长对齐的第二级微环谐振器可以实现通道带宽的切换。
26.上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。


技术特征：
1.一种基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，其特征在于，包括：依次并列设置的输入波导、第二级波导、输出波导以及设置于输入波导和第二级波导之间的第一微环谐振器、并列设置于第二级波导和输出波导之间的第二和第三微环谐振器，其中：每个微环谐振器上均设有电阻性加热层和分别与之相连的电极以及监视器波导。2.根据权利要求1所述的基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，其特征是，所述的微环谐振器为环状结构，波导宽度为400nm，环形半径为5236nm。3.根据权利要求1所述的基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，其特征是，所述的监视器波导设置于各自对应的微环谐振器的侧边，具体为弯曲波导，曲率半径恒定为3000nm，与微环谐振器的环状波导之间间距为2500nm。4.根据权利要求1所述的基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，其特征是，所述的电阻性加热层为覆盖于各自对应的微环谐振器上的两段弯曲结构及连接两段弯曲结构的带状结构，其中弯曲结构的曲率半径与微环谐振器半径一致，其宽度为2000nm，厚度为100nm。5.根据权利要求1所述的基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，其特征是，所述的微环谐振器的环形波导半径为5236nm，一级微环谐振器的环形波导与旁侧的波导之间的空隙间距为187nm，第一二级微环谐振器的环形波导与旁侧的波导之间间距为187nm，第二二级微环谐振器的环形波导与旁侧的波导之间的空隙间距为141nm。6.根据权利要求1所述的基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，其特征是，所述的监视器波导与各自对应的微环谐振器的环形波导之间的空隙间距为250nm，所有硅波导宽度为400nm，电阻性加热层为带状宽度2000nm的tin，电极材料为alcu。7.一种串联系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求1～6中任一所述基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器，各个复用器的输入波导依次首尾相连以实现每个带宽可切换波分解复用器的串联。

技术总结
一种基于微环谐振器的带宽可切换波分解复用器及其串联系统，该波分解复用器包括：依次并列设置的输入波导、第二级波导、输出波导以及设置于输入波导和第二级波导之间的第一微环谐振器、并列设置于第二级波导和输出波导之间的第二和第三微环谐振器，每个微环谐振器上均设有电阻性加热层和分别与之相连的电极以及监视器波导。本装置实现离散地实现不同通道带宽属性的切换，并且通过结构整体的串联可以实现多种波分复用方式下的工作模式切换。以实现多种波分复用方式下的工作模式切换。以实现多种波分复用方式下的工作模式切换。


技术研发人员：郭旭涵 赵振宇 苏翼凯
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2022/11/10