[发明专利]一种基于相位调制切趾光栅的窄带滤波器

说明书

本发明公开了一种基于相位调制切趾光栅的窄带滤波器，其输入单模波导经输入渐变波导与非对称渐变定向耦合器相连接，非对称渐变定向耦合器与弯曲输出波导相连接，实现反射信号输出；非对称渐变定向耦合器右端上端口和反对称多模波导切趾光栅左端相连接，反对称多模波导切趾光栅右端依次经输出渐变波导与输出单模波导相连接，实现直通端信号输出。本发明光栅反射信号的提取采用非对称渐变定向耦合器，容差大，插损小；通过对光栅齿与波导间间隔调节，实现窄带宽可调；多模波导只支持两个模式，避免其它模式的耦合而产生的串扰；通过对光栅相位的调节实现切趾，实现了高边带抑制比的光栅滤波器，极大地提高了光栅滤波器的性能。

技术领域

本发明涉及光栅滤波器领域，特别是涉及一种基于相位调制切趾光栅的窄带滤波器。

背景技术

21世纪以来，随着集成电路的飞速发展，晶体管特征尺寸不断减小，高速信息在电互连传递时不可避免的遭遇了速度、带宽和功耗等方面的一系列瓶颈。基于硅光子学的片上光互连为这一技术难题提供了一种可行的解决方案，信息的交换将在光的传输层上直接进行。近年来，集成光学器件特别是硅基集成光电子器件的发展十分迅速，硅基集成光电子器件俨然已经成为集成光学器件发展很重要的研究方向，各种新型的光学器件被不断被报道出来。

窄带光滤波器作为光互连的一个核心功能器件，可灵活地实现不同信号的分离、上路和下路，是密集波分复用光网络非常重要的一个环节。学者们对窄带硅基滤波器进行了一系列的探索，虽然基于微环和F-P腔的滤波器具有窄的带宽，但受其本身FSR的限制，限制了波分复用的波段范围。此外，均匀的光栅受旁瓣影响对相邻通道串扰比较大，当前报道的反对称结构的多模波导光栅，要实现窄带宽，需要增加波导宽度，因而波导支持的模式也将大大增加，这会引起一些不必要的模式串扰。因此，研究实现基于硅基波导光栅的切趾型窄带滤波器具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相位调制切趾光栅的窄带滤波器，能够实现结构简单、工艺简单、带宽窄、插损小以及高的边带抑制比的切趾型光栅滤波器。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于相位调制切趾光栅的窄带滤波器，其特征在于：包括输入单模波导、输出单模波导、非对称渐变定向耦合器、输入渐变波导、输出渐变波导、弯曲波导和反对称多模切趾波导光栅；所述输入单模波导右端口和所述输入渐变波导左端口相连接，所述输入渐变波导右端口和所述非对称渐变定向耦合器左端上端口相连接，所述非对称渐变定向耦合器左端下端口和所述弯曲输出波导相连接，实现反射信号下路；所述非对称渐变定向耦合器右端上端口和所述反对称多模波导切趾光栅左端相连接，所述反对称多模波导切趾光栅(6)右端经所述输出渐变波导(9)与所述输出单模波导(10)相连接。

进一步地，所述非对称渐变定向耦合器包括第一渐变波导和第二渐变波导；所述第一渐变波导为只支持两个模式的多模波导，从左侧向右侧逐渐变宽，所述第二渐变波导左侧为单模波导，从左侧向右侧逐渐变窄。

进一步地，所述非对称渐变定向耦合器包括第一渐变波导，第二渐变波导，实现将第一渐变波导中反向传输的TE₁模转化为第二渐变波导的TE₀模，然后下路到弯曲输出波导。

进一步地，所述反对称多模切趾波导光栅包括多模波导、均匀光栅和相位调制切趾光栅；所述多模波导的宽度只支持两个模式，所述均匀光栅的周期和占空比都保持不变，所述相位调制的切趾光栅的相位沿光传播方向调制与所述均匀的光栅的相位呈高斯型变化。