[实用新型]一种低串扰的硅光子波分复用器

说明书

本实用新型涉及一种低串扰的硅光子波分复用器，属于半导体光信号传输技术领域。该低串扰的硅光子波分复用器，从下至上包括晶圆的衬底、晶圆的埋氧层、波导层和波导的SiO₂上包层，所述波导层分别为微环谐振滤波器（MRR）、传输波导和阵列波导光栅（AWG），微环谐振滤波器通过传输波导与阵列波导光栅相连。本实用新型通过在硅光AWG输入端增加微环谐振滤波器进行滤波，对波长调谐系统进行操作，调节微环谐振滤波器的谐振波长，使谐振波长与硅光AWG对应波长进行匹配，对所需波长信号进行进一步滤波实现低串扰特性，有效解决硅光AWG器件串扰性能不佳的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种低串扰的硅光子波分复用器，属于半导体光信号传输技术领域。

背景技术

光纤通信是以光波为载体、光纤为传输媒质的通信方式，承载了全球通信数据容量的90%以上，光网络最大优势在于拥有波分复用技术，具有高速、大容量的传输能力，它的技术进步极大地推动光纤通信事业的发展，给传输技术带来了革命性的变革。基于SOI材料的硅光子器件具有极小的尺寸和低廉的成本，其制备工艺与COMS工艺完全兼容并能与IC电路实现单片集成，凭借这种独特的优势，成为光纤通信研究领域的热点之一。目前硅光子中波分复用器主要有四种结构，刻蚀光栅（EDG）、微环谐振滤波器（Micro-Ring Resonator,MRR）、级联MZI和阵列波导光栅（Silicon arrayed waveguide grating, Silicon AWG ）。刻蚀光栅适用于粗分复用，无法实现密集波分复用，适用范围受到一定限制；微环谐振滤波器通过级联不同半径的微环，利用谐振波长实现解复用，受工艺影响，稳定的波长间隔难以控制，需要增加调谐系统，多个调谐系统会造成较大的额外功耗；MZI通过臂长差实现波分复用，当通道数增加时，级联次数也随之增加，芯片尺寸增大，不利于集成。鉴于以上原因，此三种硅光子器件未在波分复用领域广泛应用。而硅光子阵列波导光栅是一种综合性能最优异的波分复用/解复用器，在许多密集波分复用（dense wavelength divisionmultiplex, DWDM）系统和模块中有举足轻重的地位，目前基于二氧化硅波导的商用AWG已经实现了几百个通道数，通道间隔可达1GHz。随着技术的发展，对传输速率和器件功耗的要求越来越苛刻，与CMOS技术兼容的硅光子得以快速发展，硅光子器件具有极小尺寸和低功耗，且能够跟IC器件进行单片集成，能够实现大规模生产和多功能集成。虽然硅光子器件集成度高、尺寸小，但也限制了一些关键器件的性能。硅光AWG的串扰主要来自于器件尺寸极度减小后波导粗糙度对光散射尤其突出，导致AWG器件的串扰性能不佳，无法大规模应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种低串扰的硅光子波分复用器。本实用新型通过在硅光AWG输入端增加微环谐振滤波器进行滤波，对波长调谐系统进行操作，调节微环谐振滤波器的谐振波长，使谐振波长与硅光AWG对应波长进行匹配，对所需波长信号进行进一步滤波实现低串扰特性，有效解决硅光AWG器件串扰性能不佳的问题，本实用新型通过以下技术方案实现。

一种低串扰的硅光子波分复用器，从下至上包括晶圆的衬底、晶圆的埋氧层、波导层和波导的SiO₂上包层，所述波导层分别为微环谐振滤波器110（MRR）、传输波导120和阵列波导光栅130（AWG），微环谐振滤波器110通过传输波导120与阵列波导光栅130相连。

所述微环谐振滤波器110包括输入直波导111、环形谐振腔112、输出直波导113和波长调谐结构7，输入直波导111与位于输入直波导111下部的环形谐振腔112间存在第一耦合区5，输出直波导113与位于输出直波导113上部的环形谐振腔112间存在第二耦合区6，波长调谐结构7为连接驱动电源的加热器，作用在环形谐振腔112上。