[发明专利]基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的器件，具体是一种基于硅基法布里‐珀罗(FP)谐振腔的波长带宽同时可调的光频率梳滤波器。

背景技术

硅基光子器件具有强模场束缚特性和与CMOS工艺相兼容的优点，是集成光路的理想选择。硅基光子器件主要包括滤波器、调制器、光开关、路由器和探测器等。光频率梳滤波器能够对多波长信号进行路由选择和阻断，在波分复用(WDM)系统中具有广泛运用。相对于基于光纤光学的光频率梳滤波器，片上集成的光频率梳滤波器具有可大规模集成，功耗低和稳定性高等优点。

经过对现有技术的检索发现，Shanshan Wang等人发表在2009年Optics Letters，第34卷第3期的论文“All‐fiber Fabry–Perot resonators based on microfiber Sagnac loop mirrors”提出了基于微纳光纤萨格纳克反射镜的中心波长和带宽均可调的光频率梳滤波器，通过对微纳光纤的微操作实现了滤波器波长和带宽的调节，然而该方案不适用于片上集成，微操作方法也不易于大规模生产。

进一步的论文检索发现，Xiaomeng Sun等人发表在2012年Optics Letters，第38卷第4期的论文“Tunable silicon Fabry–Perot comb filters formed by Sagnac loop mirrors”提出了在绝缘体上硅晶片(SOI)上实现中心波长可调光频率梳滤波器的方案，通过在PN结加外置电压实现滤波器中心波长的移动，但是该方案不能进行滤波器带宽的调节。

Chang‐seok Kim在“Electro‐optic wavelength‐tunable fiber ring laser based on cascaded composite sagnac loop filters”(Optics letters,VOL.29，NO.14，1677‐1679，2004‐7‐15)公开了一种基于级联合成萨格纳克环滤波器的电光波长可调谐光纤环形激光器，包括单向隔离器，具有激光二极管泵浦的掺铒光纤有源区，还包括50/50耦合器，第一萨格纳克环形滤波器，第二萨格纳克环形滤波器，掺铒光纤有源区的输出端与第一萨格纳克环形滤波器的相连，第一与第二萨格纳克环形滤波器级联第二个萨格纳克环形滤波器经过单向隔离器与掺饵光纤有源区的输出端相连，整个装置为环形结构。但该技术不能调节滤波器的带宽，且基于光纤的萨格纳克环不适用于片上集成。

中国专利文献号CN101132102公开(公告)日2008.02.27，公开了一种基于双萨格纳克环滤波器的单纵模环形激光器，包括：激光放大器、单向隔离器、30/70耦合器、第一萨格纳克环形滤波器、第二萨格纳克环形滤波器，连接关系为：激光放大器的输出端经过30/70耦合器的70％端口与第一个萨格纳克环形滤波器相连，第一个萨格纳克环形滤波器与第二个萨格纳克环形滤波器串联，第二个萨格纳克环形滤波器经过单向隔离器与激光放大器的输入端相连，整个装置结构为环形结构。但该技术不能实现滤波器波长和带宽的调节，由于采用光纤和偏振控制器组成萨格纳克环，因此不适用于片上集成。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，通过两臂带有移相器的马赫曾德干涉仪(MZI)实现滤波器中心波长和带宽的调节。该光频率梳滤波器具有结构紧凑，易于大规模生产集成的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于硅基FP谐振腔的可调光频率梳滤波器，包括：至少两个串联的滤波器子单元，每个滤波器子单元由一个两臂带有移相器的MZI以及一个与之级联的萨格纳克反射镜(SLR)组成，其中：级联的SLR构成FP谐振腔，由MZI改变FP谐振腔的腔长及SLR的反射率，从而调节光频率梳滤波器的中心波长和带宽。

所述的萨格纳克反射镜(SLR)是由定向耦合器两段波导的一侧端口连接组成，其中：两段波导的另一侧端口分别作为输入和输出。该反射镜将光导入输出端口的同时，也反射回输入端口。

所述的定向耦合器是指由两段相邻的平行波导组成，通过倏逝场耦合实现光功率分配的光学器件。

所述的FP谐振腔是指：由反射镜组成的、具有周期性的透射率曲线的光学谐振器件。

所述的马赫曾德干涉仪(MZI)通过改变两臂上移相器的相移，实现将入射光分为两束光程差不同的出射光，从而可以改变两个输出端口的光功率分配。