[发明专利]一种面向PON的WDM1r合波器

说明书

本发明公开了一种面向PON的WDM1r合波器。输入波导的输出端与第一光栅滤波器的输入端相连，第一光栅滤波器的输入端依次经第一滤模器、第二光栅滤波器、第二滤模器、连接波导、第三光栅滤波器、第三滤模器和第四光栅滤波器的输入端相连，第四光栅滤波器的输出端与输出波导相连。本发明通过级联光栅滤波器的形式实现了面向PON的WDM1r合波器的功能，通过优化光栅结构获得了四个通道不同的中心波长和带宽，获得了一个低插损、低串扰且具有平顶响应的片上WDM1r合波器，具有结构简单、工艺简单、性能优越等优点。

技术领域

本发明属于光通信领域的一种光波导合波器，具体涉及一种面向PON(无源光网络)的WDM1r(波分复用设备)合波器。

背景技术

随着4K/8K视频网络、大数据、智慧物联网和VR虚拟现实等的迅猛发展，千兆网络的需求日益增长，10G PON(Passive Optical Network,PON)的规模部署也逐渐形成。对于运营商现大量部署的GPON网络，由于用户带宽的需求是逐步的，短期内仅有部分用户需要升级到10G GPON网络；且全部割接到10G GPON网络工程量大、成本高，因此需要在不影响现有业务的情况下，将现网存在的GPON网络平滑升级演进到10G GPON网络。在网络平滑升级的过程中，WDM1r合波器是其中极其重要的一个器件，该器件兼容了GPON和10G GPON不同的上下行波长，从而可以将不同的工作波长分离到不同的PON端口。根据国际通信协议ITU-TG.987.4标准的要求，WDM1r(Wavelength Division Multiplexing First Revision，WDM1r)合波器需要将四个通道的信号复用到同一根光纤中，分别是波长1270nm的10G GPON上行信号、波长1310nm的GPON上行信号、波长1490nm的GPON下行信号和波长1577nm的10GGPON的下行信号，四个通道对应的带宽分别是20nm、40nm、20nm和5nm。

目前应用的WDM1r合波器多由分离式元件耦合而成的，其成本高、尺寸大且不易封装，远不能满足未来通信光学器件的发展。基于平面光波导的片上波分复用解复用器因具有易加工、小尺寸和低成本等特点而备受关注，目前基于平面光波导的WDM1r合波器还很缺乏，除了要满足上述提到的四个通道的波长和带宽要求，各个通道还需要达到平顶响应、低串扰、低损耗等要求，从而保证通信系统的优良性能。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种面向PON的WDM1r合波器，尤其是针对适用于国际通信协议ITU-T G.987.4的标准。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括输入波导、连接波导、输出波导、第一光栅滤波器、第二光栅滤波器、第三光栅滤波器、第四光栅滤波器、第一滤模器、第二滤模器和第三滤模器；输入波导的输出端与第一光栅滤波器的输入端相连，第一光栅滤波器的输入端依次经第一滤模器、第二光栅滤波器、第二滤模器、连接波导、第三光栅滤波器、第三滤模器和第四光栅滤波器的输入端相连，第四光栅滤波器的输出端与输出波导相连；其中第一光栅滤波器的中心波长为1270nm，第二光栅滤波器的中心波长为1310nm，第三光栅滤波器的中心波长为1490nm，第四光栅滤波器的中心波长为1577nm。

所述的四个光栅滤波器结构类似，每个光栅滤波器均主要由模式解复用器、多模波导光栅和输出渐变波导依次连接构成，n＝1,2,3,4；模式解复用器采用不对称定向耦合器、绝热演化耦合器、光栅辅助型耦合器等结构，包括输入波导、下载波导、模式解复用工作区和输出波导，输入波导的输入端连接到当前光栅滤波器之前所连接的滤模器的输出端，输入波导的输出端和下载波导的输入端均连接到模式解复用工作区的一端，模式解复用工作区另一端连接到输出波导的输入端，输出波导输出端连接到多模波导光栅的输入端，输入波导的输入端作为模式解复用器的输入端，输出波导的输出端作为模式解复用器的输出端口，下载波导的输出端作为模式解复用器的下载端口，同时也是WDM1r合波器的输出波导，即第一输出波导、第二输出波导、第三输出波导和第四输出波导。