[实用新型]对温度不敏感的光学滤波器及装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成光电子技术领域，尤其涉及一种对温度不敏感的光学滤波器及装置。

背景技术

光学滤波器(Opticalfilter)是集成光电子系统中的重要功能器件，可用于构建波分复用光通信系统中的波分复用器/解复用器。马赫-曾德型光学滤波器是一种常用的光学滤波器结构，由输入耦合分束器、相移器和输出耦合合束器构成。由于马赫-曾德型光学滤波器具有正弦型的频率传输谱，使得波分复用时相邻信道的串扰较大。为此采用N级相移器通过N+1个耦合器级联形成的多级马赫-曾德干涉结构获取平顶滤波特性的频率传输谱。该多级马赫-曾德干涉结构已经在IBM发布的25Gbps波分复用光互连系统中(A90nmCMOSIntegratedNano-PhotonicsTechnologyfor25GbpsWDMOpticalCommunicationsApplications)获得应用。

由于大多数用于构建光学滤波器的光电子材料(如硅、二氧化硅、磷化铟)都具有一定的热光效应，即材料的折射率会随着温度的变化而发生变化。这种热光效应会导致光学滤波器的工作波长随着温度的变化而发生漂移。为此，业界人士提出制备对温度不敏感的马赫-曾德干涉型光学滤波器，例如，第一种方案是采用负热光系数材料作为波导的上包层；第二种方案是采用宽窄条形波导组合的方式构建相移器，第三种方案是在相移器的两波导中引入不同偏振的波导模式。这几种方案都能实现温度不敏感特性，但都无法在实际生产中应用。原因在于第一种方案中：常用的负热光系数材料与现有的微纳工艺不兼容；第二方案中：宽窄条形波导组合的方式其中现有工艺加工的窄波导损耗太大；第三方案中：不同偏振态组合方案需要引入片上的偏振旋转器，但目前的片上偏振旋转器工艺容差性能都很差。为此，如何提供一种对现有工艺兼容，且能够实现对温度不敏感的光学滤波器成为当前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的在于提供一种对温度不敏感的光学滤波器及装置，以解决热光效应所引起的光学滤波器的工作波长随着温度的变化而发生漂移的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供了一种对温度不敏感的光学滤波器，包括：三级耦合器与两级相移器，其中：

第一级耦合器的信号输入端作为光学滤波器的信号输入端，信号输出端连接至第一级相移器的信号输入端；

第二级耦合器的信号输入端连接至所述第一级相移器的信号输出端，信号输出端连接至第二级相移器的信号输入端；

第三级耦合器的信号输入端连接至所述第二级相移器的信号输出端，信号输出端作为光学滤波器的信号输出端；

所述第一级相移器与所述第二级相移器均由至少两种波导结构组合而成；

所述第一级相移器与所述第二级相移器均包括两条光波导。

可选地，第一级耦合器包括一个或两个信号输入端口，分别与第一端口和/或第二端口连接；第三级耦合器包括一个或两个信号输出端口，分别与第三端口和/或第四端口连接。

可选地，所述第二级相移器中两条波导的光程差是所述第一级相移器中两条波导光程差的2倍；或者，所述第二级相移器中两条波导的光程差增加或者减少不超过一个工作波长长度后是所述第一级相移器两条波导光程差的2倍；

或者，所述第一级相移器中两条波导的光程差是所述第二级相移器中两条波导光程差的2倍；或者，所述第一级相移器中两条波导的光程差增加或者减少不超过一个工作波长长度后是所述第二级相移器两条波导光程差的2倍。

可选地，所述第一级相移器与所述第二级相移器中所选用的两种或者两种以上的波导结构为条形波导、沟道波导、脊型波导和条形-沟道混合型波导中的两种或者两种以上类型；

或者，

所述第一级相移器与所述第二级相移器中所选用的两种或者两种以上的波导结构为条形波导、沟道波导、脊型波导和条形-沟道混合型波导中的任意一种，且该两种或者两种以上的波导结构具有不同的尺寸参数。

可选地，第一级相移器与第二级相移器中的波导采用条形波导与条形-沟道混合型波导组合而成；且条形波导与条形-沟道混合型波导采用波导模式转换器连接。