[实用新型]基于弯曲定向耦合器的稀疏波分复用器

说明书

技术领域

本实用新型属于光通信领域，具体涉及一种基于弯曲波导定向耦合器的级联马赫曾德尔干涉仪型四通道粗波分复用器。

背景技术

随着光纤通信的迅速发展，人们对于通信带宽的需求日益提高。波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术的出现使得光纤通信的带宽得以成倍增长。利用密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)技术，可以让通道间隔小于0.8nm的多路信号在同一光纤中传输。但是密集波分复用技术的成本较高，不适合在短途网中使用。粗波分复用(Coarse Wavelength Division Multiplexing，CWDM)是一种通道间隔较大的波分复用技术。相比于密集波分复用，这一技术可以有效地降低器件的成本，是一种面向短途网的低成本波分复用技术。其中20nm通道间隔的粗波分复用技术，由于其具有较大的加工容差并且无需温度控制，被用于数据中心通信等短距离互联。

目前常见的20nm通道间隔的CWDM器件包括薄膜滤波器与基于平面光波导的光学滤波器。薄膜滤波器是较为传统的解决方案，被广泛地应用于波分复用系统中。但是这类CWDM器件尺寸较大，加工复杂，成本高昂。基于平面光波导的光学滤波器在近年来受到广泛的关注，其具有可集成化，成本低廉，易于加工的优点。常见的平面光波导型光学滤波器包括阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)，波导布拉格光栅(Waveguide Bragg Grating)以及马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)。阵列波导光栅具有低串扰的优点，但是这类器件的损耗较大。波导布拉格光栅尺寸较小，但是需要较为精密的加工过程，并且串扰较大。相比而言，马赫曾德尔干涉仪同时具有较小的器件尺寸，较低的串扰以及较低的损耗。但是，对于传统马赫曾德尔干涉仪，其实际工作性能受到分光器的制约。基于定向耦合器(Directional Coupler)的分光器具有较低的损耗，但是其分光比具有较强的波长敏感性。对于基于多模干涉耦合器(Multi-mode Interference Coupler，MMI)的分光器而言，其分光比对波长不敏感，但是具有较大的损耗。这使得传统的马赫曾德尔干涉仪无法达到理想的器件性能，难以满足实际应用需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种基于弯曲定向耦合器的稀疏波分复用器，利用弯曲波导定向耦合器实现宽光谱范围内的特定比例分光，进而实现低串扰、低损耗的四通道粗波分复用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下:

本实用新型由二级滤波器级联组成，其中第一级滤波器包括第一马赫曾德尔干涉仪(I)，第二级滤波器包括第二马赫曾德尔干涉仪(II)与第三马赫曾德尔干涉仪(III)。

输入光波导(1)与第一马赫曾德尔干涉仪(I)中的第一连接波导(1101)相连。第一马赫曾德尔干涉仪(I)中的第八连接波导(1108)、第十六连接波导(1116)分别通过第一级联波导(2)、第二级联波导(3)与第二马赫曾德尔干涉仪(II)中的第一连接波导(2101)、第三马赫曾德尔干涉仪(III)中的第一连接波导(3101)相连。第二马赫曾德尔干涉仪(II)中的第八连接波导(2108)、第十六连接波导(2116)分别与第一输出波导(4)、第二输出波导(5)相连。第三马赫曾德尔干涉仪(III)中的第八连接波导(3108)、第十六连接波导(3116)分别与第三输出波导(6)、第四输出波导(7)相连。

所述马赫曾德尔干涉仪均由十六根连接波导(第一连接波导，…，第十六连接波导)，八根耦合波导(第一耦合波导，…，第八耦合波导)，六根相移波导(第一相移波导，…，第六相移波导)构成。