[发明专利]一种集成化可重构光插分复用器

说明书

本发明揭示了一种集成化可重构光插分复用器，其包括：输入波导，输出波导，分路上载波导，可重构分路信号上载单元，总信号上载波导，总信号上载单元，主信道波导，可重构分路信号下载单元，以及分路下载波导。该集成化可重构光插分复用器整体性能好，通道的插入损耗低，通道间功率均匀，保证上载信号与下载信号之间的隔离度，提高上载以及下载信号的性能，同时其结构依然紧凑。

技术领域

本发明涉及一种应用于光通信、光网络等领域的可重构光插分复用器，尤其涉及一种基于绝缘体上硅材料的集成化可重构光插分复用器。

背景技术

随着通信技术的发展和通信网络的扩大，光通信网络逐渐成为承载和传递通信信息的主力军。光插分复用器(OADM)是光通信网络中的核心部件和设备。随着光网络向智能化方向发展，光插分复用器也向智能化、可重构的方向演进，即所谓的可重构光插分复用器(ROADM)。ROADM位于多节点光纤通信网络的中间节点处，其基本功能是可以有选择性的从光纤中下载某个或某些光信道到本地，同时有选择性的上载本地用户发往其他节点用户的信号进入光纤信道，而不影响其他波长信道的传输，保持光域的透明性。

目前，ROADM已经逐渐取代传统的OADM，成为光网络的核心部件和设备。设计集成化的ROADM器件是提高ROADM设备性能、降低成本的有效途径。但是，目前商用的ROADM大多采用以光栅为色散元件、液晶点阵作为滤波器的技术方案，该方案的优点是滤波的波形可以通过软件控制，缺点是光栅的尺寸较大，使得器件封装的体积较大，影响设备的小型化和集成化；同时分立元件之间的对准难度大，封装成本高。集成化的ROADM已经有报道，有的在二氧化硅波导上制作，有的在硅脊型波导上制作，以二氧化硅波导与硅脊型波导制作的ROADM的面积都比较大，达到平方厘米量级。硅纳米线波导具有体积小、集成度高、性能优越、制备工艺兼容性好等特点。基于硅纳米线波导的谐振腔具有结构紧凑、滤波性能良好、功能灵活多样等特点，特别适合用于设计大规模光子集成回路或大规模光电集成回路。

目前，已有用硅纳米线波导谐振腔设计集成化ROADM的报道，主要以可调谐的可调谐上下载滤波器结构作为基本单元搭建多信道的ROADM。目前已报道的基于硅纳米线波导谐振腔结构的ROADM主要以采用交叉结构的可调谐上下载滤波器作为其基本单元。采用交叉结构的可调谐的上下载滤波器结构如图3所示，即利用谐振腔的滤波特性来实现信号的上载或下载，通过调谐谐振腔的有效腔长来调谐上载或下载的信号波长。但采用图3结构时，ROADM中存在多个波导的交叉点，信号通过交叉点时会发生散射和反射，引起信号的损伤和信道串扰，即使通过优化，每个交叉点的损伤仍在0.3～0.8dB。由于ROADM是多信道器件，不同信道的信号经过的交叉点个数是不同的，因此不同信道的信号的功率相差可达1.5～3.5dB，造成信号质量变差；采用图3结构时，由于不同方向的信号间没有通过隔离器隔离，滤波后的残余信号会成为串扰源，造成上载的残余信号对下载信号的串扰，以及输入的残余信号对输出信号的串扰；由于上载和下载信号使用同一个谐振腔，从原理上，单环谐振腔只能保证某一个方向(上载方向或下载方向)的性能比较好，另一个方向的性能较差，采用双环或多环结构可以解决这个问题，但是其制备难度要增加不少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种集成化可重构光插分复用器，其结构紧凑，性能好，器件引入的插入损耗小，不同信道的信号功率差别小，上下载信号之间的串扰小。