[发明专利]一种多模数模转换器

说明书

本发明公开了一种多模数模转换器。该多模数模转换器包括多个微环谐振器以及多个光耦合器，利用多模波导支持多个模式光信号传输的特性，通过微环谐振器中的单模波导与多模波导之间的模式耦合来实现数字信号的输入，再由多模波导对于单一波长的多个模式组成的模拟信号进行传输，最终由硅基锗探测器对光信号进行探测。该多模数模转换器可实现硅基片上集成，其制备工艺与CMOS工艺兼容，对电学芯片中加入光学模块、实现光电模块的一体化封装具有积极意义。

技术领域

本发明属于集成光学领域，具体涉及一种基于微环谐振器的多模数模转换器，用于光电信号的数模转换。

背景技术

随着现代电子信息技术的高速发展，作为模拟系统与数字系统之间的转化桥梁，高速、大分辨率的模数转换器(Analog-to-digital Converter，ADC)和数模转换器(Digital-to-analog Converter，DAC)在信号传输和处理方面的应用日趋广泛。由于传统的电学数模和模数转换技术受到电子瓶颈的限制，其性能的提升速度具有一定的局限性，而光学转换方式由于其采样速率高、孔径抖动小、不受电磁干扰等优点，使得光学模数转换和数模转化技术成为目前人们研究的热点之一。

目前，波分复用技术(WDM，Wavelength Division Multiplexing)、偏振复用技术(PDM，Polarization Division Multiplexing)以及模分复用技术(MDM，Mode DivisionMultiplexing)逐渐成为提升系统容量与增大信道传输带宽的主要方式。其中，模分复用技术作为突破传统单模光纤通信系统传输容量瓶颈的有效技术手段，能够使光纤通信容量成倍数增大。

随着硅基光子学的迅速发展，硅基光集成由于其利用CMOS工艺制作高密度片上集成光路，以低成本在芯片上实现复杂功能，成为近十年新兴的研究热点。硅基光集成相比于其他集成材料如二氧化硅、三五族化合物半导体集成材料来说，集成密度可提高几个量级。此外，硅基光集成利用现存的CMOS工艺系统，在保证器件纳米级精度性能的同时，能使单位体积的成本大大降低，并可以随着CMOS工艺的改善而得到不断发展。因此，硅基光集成以其能够与成熟的集成电路共同集成于单一芯片上的优势，可实现光电混合集成，具有广阔的应用前景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于设计一种基于微环谐振器的多模数模转换器，以实现将数字电信号转化为承载多个模式的光信号进行传输，该信号最终被硅锗光探测器检测，从而实现数模转换的功能。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供一种多模数模转换器，该多模数模转换器包括第一单模波导，与第一单模波导联接的第一光耦合器，与第一光耦合器联接的第二光耦合器和第一微环谐振器，与第二光耦合器联接的第三光耦合器和第二微环谐振器，与第三光耦合器联接的第三微环谐振器。

在进一步实施方案中，所述第一单模波导将第一模式信号光输入第一光耦合器。

在进一步实施方案中，所述第一微环谐振器处于谐振状态时，将第一模式信号光通过倏逝波耦合到第二单模波导中，成为所述第二单模波导中的第一模式信号光。

在进一步实施方案中，所述第二微环谐振器处于谐振状态时，将第一模式信号光通过倏逝波耦合到第一多模波导中，成为所述第一多模波导中的第二模式信号光。

在进一步实施方案中，所述第三微环谐振器处于谐振状态时，将第一模式信号光通过倏逝波耦合到第二多模波导中，成为所述第二多模波导中的第三模式信号光。

在进一步实施方案中，所述第一多模波导输出第一模式信号光和第二模式信号光。

在进一步实施方案中，所述第二多模波导输出第一模式信号光、第二模式信号光和第三模式信号光。