[发明专利]一种用于模式复用-波分复用发射模块

权利要求书

1. 一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：包括具有N个呈直线排布的激光器单元的激光器阵列（1）、呈N×M阵列排布的总数为N×M个的节点单元阵列（3）、具有M个输入端的M通道模式复用器（4）以及输出多模波导（5）；

节点单元阵列中的各个节点单元均具有四个端口，四个端口分别为用于接收未调制光的第一端口、用于接收一路或多路复用的调制光信号的第二端口、用于输出未调制光的第三端口和用于输出一路或多路复用的调制光信号的第四端口；相邻的节点单元之间通过各自相对应的端口连接形成N×M阵列排布，共M行N列；位于节点单元阵列边缘的一行节点单元的第一端口分别与激光器阵列（1）的N个激光器单元的输出端各自相连，且该行节点单元的的第一端口未与其他节点单元相连；位于节点单元阵列边缘的一列节点单元的第四端口分别与M通道模式复用器（4）的M个输入端各自相连，且该行节点单元的的第四端口未与其他节点单元相连；M通道模式复用器（4）的输出端与输出多模波导（5）相连。

2. 根据权利要求1所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述的节点单元的四个端口分别位于上、下、左、右的四面方向，节点单元的四个端口分别为下端口、左端口、上端口、右端口；相邻的节点单元之间通过各自相正对的端口连接形成N×M阵列排布；位于底行或者顶行的N个节点单元的下端口分别与激光器阵列（1）的N个激光器单元的输出端各自相连，位于最右列或者最左列的N个节点单元的右端口分别与M通道模式复用器（4）的M个输入端各自相连，M通道模式复用器（4）的输出端与输出多模波导（5）相连。

3. 根据权利要求1或2任一所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述的每个节点单元均包含一个1×2功分器、第一2×2功分器、第二2×2功分器、第一连接波导、第二连接波导、第三连接波导、第四连接波导、第五连接波导、第六连接波导、第七连接波导、光调制器和第八连接波导；

1×2功分器的输入端与第八连接波导的一端相连，第八连接波导的另一端作为下端口；1×2功分器的一个输出端与第一连接波导相连，1×2功分器另一个输出端经第四连接波导与光调制器的一端相连，光调制器的另一端通过第七连接波导与第一2×2功分器的一个输入端相连，第一2×2功分器的另一个输入端通过第六连接波导与第二2×2功分器的一个输出端相连，第二2×2功分器的另一个输出端与第三连接波导相连；第二2×2功分器的一个输入端与第二连接波导连接，第二2×2功分器的另一个输入端通过第五连接波导与第一2×2功分器的一个输出端相连；第一连接波导与第二连接波导交叉，第一连接波导、第二连接波导的另一端各自延伸并分别作为上端口、左端口；第三连接波导的另一端延伸作为下端口。

4. 根据权利要求3所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述的1×2功分器具有非均匀功率分配比例，位于节点单元阵列中同一行的所有节点单元的1×2功分器具有同样的功率分配比例，位于同列的各个节点单元中的1×2功分器各自具有不同的功率分配比例；对于节点单元阵列中同列的各个节点单元，各个1×2功分器的另一个输出端的输出功率为1×2功分器输入端的入射总功率的1/（M+1-m），m为同一列中节点单元的序数，M为一列中节点单元的总数，m=1,…,M。

5. 根据权利要求3所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述的节点单元中的第一2×2功分器、第五连接波导、第二2×2功分器和第六连接波导依次相连构成环形腔，位于同列的节点单元中构成的环形腔具有相同的谐振波长；位于同行的节点单元中构成的环形腔各自具有不同的谐振波长，各个谐振波长组成了均匀间隔递增或者递减的波长序列。

6. 根据权利要求1所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述的输出多模波导（5）支持至少M个模式。

7. 根据权利要求3所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述的光调制器是利用电信号来调制其光场振幅或位相。

8. 根据权利要求3所述的一种用于模式复用-波分复用发射模块，其特征在于：所述光调制器为具有载流子浓度可调控PN结区波导的结构或者是具有石墨烯包覆波导的结构；载流子浓度可调控的PN结区波导为载流子注入型、载流子耗尽型或者载流子电荷累积型。