[发明专利]一种用于模式复用-波分复用发射模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面光波导集成器件，尤其是涉及一种用于模式复用-波分复用发射模块。

背景技术

众所周知，长距离光通信已经取得巨大成功。同样地，光互连作为一种新的互联方式，可克服传统电互联存在的瓶颈问题，引起了广泛关注。自1984年J.W.Goodman提出在VLSI中采用光互连方案以来，光互连研究已取得了巨大进展。当前光互连不断向超短距离互联推进，其通信容量需求日益增长。针对光互连系统数据传输量大的特点，最直接的方法是借用长距离光纤通信系统中常用的波分复用(WDM)技术。然而，由于激光器阵列成本及系统复杂度等因素的限制，密集波分复用系统的可用通道数日趋饱和。因此，亟需发展新的复用技术，从而进一步增加信号传输信道。模式复用技术是最近几年重新受到重视的复用技术，其基本原理是利用多模光纤或多模波导中的多个正交模式分别携带信号进行多通道数据传输，其核心器件是模式(解)复用器。在过去几年已经研制了一些新兴模式复用-解复用器件。例如，文献【Maxim Greenberg等，“Simultaneous dual mode add/drop multiplexers for optical interconnects buses，”Optics Communications 266(2006)527–531】设计了一种基于功率渐变(adiabatic power transfer)原理的单偏振的双模插分复用器，但其设计复杂，不易于拓展；文献【S.Bagheri,and William M.J.Green“Silicon-on-insulator mode-selective add-drop unit for on-chip mode-division multiplexing,”6th IEEE International Conference on Group IV Photonics,2009(GFP'09),Page(s):166-168,9-11 Sept.2009】给出了一种基于多级模式耦合的双模插分复用器，但仅实现了基模和第一高阶模的复用，其结构复杂、设计不便、器件尺寸大、且不易于扩展；文献【Daoxin Dai,Jian Wang,and Yaocheng Shi,Silicon mode(de)multiplexer enabling high capacity photonic networks-on-chip with a single-wavelength-carrier light,Opt.Lett.38,1422-1424(2013)】给出一种基于级联非对称耦合器结构的多通道模式复用器件；文献【J.Wang,S.He,and D.Dai.On-chip silicon 8-channel hybrid(de)multiplexer enabling simultaneous mode-and polarization-division-multiplexing.Laser&Photonics Reviews.8(2):L18–L22,2014】给出一种8通道的双偏振模式复用器件。

值得注意的是，这些研究还只是关注模式复用-解复用器件本身。为了获得更多通道从而真正提升通信容量，应将模式复用与波分复用相结合，而其关键器件则是新型的混合复用-解复用器。比较直接的方式是直接将模式复用器件与多个波分复用器件(如阵列波导光栅)相结合，但将这种混合复用器与激光器阵列、光调制器阵列集成构成发射模块时，存在波导交叉过多、器件尺寸过大的问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种用于模式复用-波分复用发射模块。

本发明采用的技术方案是：