[实用新型]硅基波分复用器及硅光集成芯片

说明书

本申请公开了一种硅基波分复用器及硅光集成芯片，包括硅基衬底，所述硅基衬底上设有马赫‑曾德尔组合结构和偏振控制结构，所述马赫‑曾德尔组合结构至少包括两个并列的马赫‑曾德尔干涉仪；所述马赫‑曾德尔组合结构具有多个输入端口和两个光信号输出端口；所述偏振控制结构包括两个输入端口和一个输出端口；所述马赫‑曾德尔组合结构的两个输出端口分别连接所述偏振控制结构的两个输入端口。本申请将MZI型波分复用器的一个MZI干涉仪替换为无源的偏振控制结构，减少了需要调节的相移臂数量和3dB耦合器的数量，降低了器件的功耗，提高了光学带宽。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种硅基波分复用器及硅光集成芯片。

背景技术

波分复用技术是增加光通信容量的有效手段，关键器件是波分复用器件(MUX)和波分解复用器件(DEMUX)。平面波导型波分复用器的主要结构有阵列波导光栅、刻蚀衍射光栅和级联马赫-曾德尔干涉仪(MZI)等。

硅光芯片是实现光互连的关键器件，能够有效降低光通信中模块的成本。如图1所示，目前，硅光中的级联马赫-曾德尔干涉仪结构的波分复用器，以四通道的波分复用为例，包括3个马赫-曾德尔干涉仪10’并联和级联组成，单个马赫-曾德尔干涉仪10’包括两个2×2的3dB耦合器11’和两个连接臂12’、一个监视探测器13’，其中一个连接臂为可调相移臂(图中以虚线表示)。使用时需要结合监视探测器13’对级联的各个马赫-曾德尔干涉仪10’的可调相移臂进行调节，调节过程不方便，功耗较大。3dB耦合器11’的光学带宽有限，多个级联的马赫-曾德尔干涉仪10’的波分复用器的光路中具有多个3dB耦合器11’，明显降低了波分复用器的性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种硅基波分复用器及硅光集成芯片，减少了相移臂的数量，具有功耗较低和光学带宽较大等优点。

为了实现上述目的之一，本申请提供了一种硅基波分复用器，包括硅基衬底，其特征在于：所述硅基衬底上设有马赫-曾德尔组合结构和偏振控制结构，所述马赫-曾德尔组合结构至少包括两个并列的马赫-曾德尔干涉仪；

所述马赫-曾德尔组合结构具有多个输入端口和两个光信号输出端口；所述偏振控制结构包括两个输入端口和一个输出端口；所述马赫-曾德尔组合结构的两个输出端口分别连接所述偏振控制结构的两个输入端口；

多路相同偏振态的入射光信号分别由所述马赫-曾德尔组合结构的多个输入端口输入，经所述马赫-曾德尔组合结构合波之后，由所述马赫-曾德尔组合结构的两个输出端口分别输出两路不同波长的次合波光信号，两路所述次合波光信号分别由所述偏振控制结构的两个输入端口入射，经偏振控制结构合波之后输出具有相互垂直的两个偏振态的合波光信号。

作为实施方式的进一步改进，单个所述马赫-曾德尔干涉仪包括依次连接的2×2的输入3dB耦合器、两个相移臂和2×2的输出3dB耦合器；所述两个相移臂的其中至少一个为可调相移臂。

作为实施方式的进一步改进，所述马赫-曾德尔干涉仪还包括监视探测器，所述监视探测器光连接所述输出3dB耦合器的一个输出端口。

作为实施方式的进一步改进，所述马赫-曾德尔组合结构包括多个并列和级联组合的马赫-曾德尔干涉仪。

作为实施方式的进一步改进，所述偏振控制结构为一集成的偏振旋转-合束器。

作为实施方式的进一步改进，所述集成的偏振旋转-合束器包括直通波导和交叉波导、分别连接所述直通波导和交叉波导的直通端口和交叉端口，以及连接所述直通波导的模式变换结构；所述直通波导与所述交叉波导组成模式复用结构；所述直通端口和交叉端口均包括条波导转脊波导的楔形结构；所述模式变换结构为双层楔形的模式变换结构。

作为实施方式的进一步改进，所述偏振控制结构包括一偏振旋转器和一偏振合束器。