[发明专利]基于反锥形波导的三模式复用器/解复用器

说明书

本发明公开了一种基于反锥形波导的三模式复用器/解复用器，包括多模波导、单模波导、第一S弯曲波导、第二S弯曲波导、第一锥形波导、第二锥形波导、第三锥形波导、第四锥形波导、第五锥形波导和第六锥形波导，当基模从第一S弯曲波导输入，则该模式沿着第一S弯曲波导传输，经第二锥形波导耦合，激励并转化成多模波导中的二阶模，当基模从第二S弯曲波导输入，则该模式沿着第二S弯曲波导、第四锥形波导传输，经第五锥形波导耦合，激励并转化成多模波导中的一阶模；优点是具备低串扰，大带宽和大容差等特性，且可采用商业化兼容CMOS工艺制作得到，成本较低，在实际器件制备过程中更具有可控性。

技术领域

本发明涉及一种复用器/解复用器，尤其是涉及一种基于反锥形波导的三模式复用器/解复用器。

背景技术

随着并行计算核芯数量的增加用以提高芯片处理器的整体性能，在核与核以及核与储存器之间通信所需的带宽成为关键挑战之一。硅基光互连由于大容量以及与CMOS制备工艺相兼容等特点为实现高效的互连提供了一个较有前景的解决方案。之前，有很多的传统方法用于提升传输容量，比如波分复用(WDM)、偏振分复用(PDM)和多级调制。而模分复用(MDM)利用新物理维度，可进一步扩展传输容量和提高频谱效率，用以满足日益增长的带宽需求。

模式复用器/解复用器是模分复用传输系统的关键组件。近几年，随着模式复用技术的发展，在其技术领域已提出许多结构来实现硅基模式复用器/解复用器，比如基于多模光栅辅助耦合器(GACCs)、多模干涉(MMI)耦合器、不对称Y分叉、不对称定向耦合器(ADCs)、绝热耦合器(ACs)和锥形定向耦合器等的模式复用器/解复用器。基于GACCs的模式复用器/解复用器带宽较窄且制造容差较小。虽然基于MMI耦合器的模式复用器/解复用器具有大带宽的优势，但是在拓展更多的模式通道时，具有不方便性和不灵活性。基于不对称Y分叉的双模式复用器/解复用器在C波段上的解复用串扰低于-9dB。基于不对称定向耦合器的模式复用器/解复用器需要精确控制耦合长度和耦合强度。基于绝热耦合器的模式复用器/解复用器具有低串扰和大带宽等特点，但是所占面积太大。基于锥形定向耦合器的模式复用器/解复用器由于绝热锥形波导的引入，具备低串扰，大带宽和大容差等优势，是目前性能较高的模式复用器/解复用器。

商业化兼容CMOS工艺为目前常用的一种制作硅基光电子器件的工艺方法，大规模制备硅基光电子器件时，其相对于电子束光刻和等离子体反应离子蚀刻工艺成本较低。鉴此，设计一种具备低串扰，大带宽和大容差等特性，且可采用商业化兼容CMOS工艺制作得到，成本较低，较高可控性的基于反锥形波导的三模式复用器/解复用器具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种具备低串扰，大带宽和大容差等特性，且可采用商业化兼容CMOS工艺制作得到，成本较低，较高可控性的基于反锥形波导的三模式复用器。