[发明专利]一种基于马赫增德尔干涉仪的可重构模式转换器

权利要求书

1.一种基于马赫增德尔干涉仪的可重构模式转换器，其特征在于，包括相连接的三阶模式解复用器（1）和三阶模式复用器（3），三阶模式解复用器（1）和三阶模式复用器（3）均与马赫增德尔干涉仪开关组（2）相连接；

所述的马赫增德尔干涉仪开关组（2）包括数量为奇数的依次串联的多个马赫增德尔开关，相邻的马赫增德尔开关通过具有TEO波导宽度的直波导相连，位于两端的两个马赫增德尔开关还分别连接有一根具有TEO波导宽度的直波导，每个马赫增德尔开关上均连接有两根L型波导；

三阶模式解复用器（1）和三阶模式复用器（3）均包括多个U形的耦合波导以及由宽度不同的直波导按宽度逐渐减小的顺序依次连接而成的直波导的组合，该组合中直波导的数量与耦合波导的数量相同，且三阶模式解复用器（1）中耦合波导的数量与三阶模式复用器（3）中耦合波导的数量之和等于马赫增德尔开关的数量加1；三阶模式解复用器（1）中宽度最小的直波导与三阶模式复用器（3）宽度最小的直波导相连；

所述的马赫增德尔干涉仪开关组（2）包括结构参数都相同的依次串联的第一马赫增德尔开关（2-1）、第二马赫增德尔开关（2-2）、第三马赫增德尔开关（2-3）、第四马赫增德尔开关（2-4）和第五马赫增德尔开关（2-5）；马赫增德尔开关包括并排设置的第一多模干涉耦合器（4）和第二多模干涉耦合器（5），第一多模干涉耦合器（4）和第二多模干涉耦合器（5）通过并排设置的第一弯曲波导（10）和第二弯曲波导（11）相连接，第一弯曲波导（10）中部的水平直波导上设有加热电极，第一多模干涉耦合器（4）的另一侧设有第一开关端口（6）和第二开关端口（7），第二多模耦合器（5）的另一侧设有第三开关端口（8）和第四开关端口（9）；

第一马赫增德尔开关（2-1）的第一开关端口（6）与第四直波导（2-6）相连，第一马赫增德尔开关（2-1）的第二开关端口（7）与第一L型波导（2-12）相连，第一马赫增德尔开关（2-1）的第四开关端口（9）与第二L型波导（2-13）相连，第一马赫增德尔开关（2-1）的第三开关端口（8）通过第五直波导（2-7）与第二马赫增德尔开关（2-2）的第一开关端口相连，第二马赫增德尔开关（2-2）的第二开关端口与第三L型波导（2-14）相连，第二马赫增德尔开关（2-2）的第四开关端口与第四L型波导（2-15）相连，第二马赫增德尔开关（2-2）的第三开关端口通过第六直波导（2-8）与第三马赫增德尔开关（2-3）的第一开关端口相连，第三马赫增德尔开关（2-3）的第二开关端口与第五L型波导（2-16）相连，第三马赫增德尔开关（2-3）的第四开关端口与第六L型波导（2-17）相连，第三马赫增德尔开关（2-3）的第三开关端口通过第七直波导（2-9）与第四马赫增德尔开关（2-4）相连的第一开关端口相连，第四马赫增德尔开关（2-4）的第二开关端口与第七L型波导（2-18）相连，第四马赫增德尔开关（2-4）的第四开关端口与第八L型波导（2-19）相连，第四马赫增德尔开关（2-4）的第三开关端口通过第八直波导（2-10）与第五马赫增德尔开关（2-5）的第一开关端口相连，第五马赫增德尔开关（2-5）的第二开关端口与第九L型波导（2-20）相连，第五马赫增德尔开关（2-5）的第四开关端口与第十L型波导（2-21）相连，第五马赫增德尔开关（2-5）的第三开关端口与第九直波导（2-11）相连；

第一马赫增德尔开关（2-1）和第二马赫增德尔开关（2-2）均与三阶模式解复用器（1）相连，第三马赫增德尔开关（2-3）分别与三阶模式解复用器（1）和三阶模式复用器（3）相连，第四马赫增德尔开关（2-4）和第五马赫增德尔开关（2-5）均与三阶模式复用器（3）相连；

所述的三阶模式解复用器（1）包括U形的第一耦合波导（1-4）、U形的第二耦合波导（1-5）、U形的第三耦合波导（1-6）以及通过绝热锥依次相连接的第一直波导（1-1）、第二直波导（1-2）和第三直波导（1-3），第一直波导（1-1）的宽度大于第二直波导（1-2）的宽度，第二直波导（1-2）的宽度大于第三直波导（1-3）的宽度；第一直波导（1-1）的宽度为TE2的波导宽带，第一耦合波导（1-4）的宽度、第二耦合波导（1-5）的宽度和第三耦合波导（1-6）的宽度均为基模波导宽度，第二直波导（1-2）的宽度为TE1的波导宽度，第三直波导（1-3）的宽度为TE0的波导宽度；

第一耦合波导（1-4）中的水平直波导段与第一直波导（1-1）平行耦合，第二耦合波导（1-5）中的水平直波导段与第二直波导（1-2）平行耦合，第三耦合波导（1-6）中的水平直波导段与第三直波导（1-3）平行耦合；第一耦合波导（1-4）中朝向第二耦合波导（1-5）的竖直波导与第一L型波导（2-12）相连；第二耦合波导（1-5中）朝向第一耦合波导（1-4）的竖直波导与第二L型波导（2-13）相连，第二耦合波导（1-5）中朝向第三耦合波导（1-6）的竖直波导与第三L型波导（2-14）相连，第三耦合波导（1-6）中朝向第二耦合波导（1-5）的竖直波导与第四L型波导（2-15）相连，第三耦合波导（1-6）中远离第二耦合波导（1-5）的竖直波导与第五L型波导（2-16）相连；

所述的三阶模式复用器（3）包括U形的第四耦合波导（3-4）、U形的第五耦合波导（3-5）、U形的第六耦合波导（3-6）以及依次相连的第十直波导（3-1）、第十一直波导（3-2）和第十二直波导（3-3），第十直波导（3-1）和第十一直波导（3-2）通过绝热锥相连，第十一直波导（3-2）和第十二直波导（3-3）通过绝热锥相连，第十一直波导（3-2）的宽度大于第十直波导（3-1）的宽度，第十二直波导（3-3）的宽度大于第十一直波导（3-2）的宽度；第十直波导（3-1）的另一端与第三直波导（1-3）相连，第十直波导（3-1）的宽度与第三直波导（1-3）的宽度相同；第四耦合波导（3-4）中的水平直波导段与第十直波导（3-1）耦合，第五耦合波导（3-5）中的水平直波导段与第十一直波导（3-2）耦合，第六耦合波导（3-6）中的水平直波导段与第十二直波导（3-3）耦合；

第四耦合波导（3-4）远离第五耦合波导（3-5）的竖直波导与第六L型波导（2-17）相连，第四耦合波导（3-4）朝向第五耦合波导（3-5）的竖直波导与第七L型波导（2-18）相连，第五耦合波导（3-5）朝向第四耦合波导（3-4）的竖直波导与第八L型波导（2-19）相连，第五耦合波导（3-5）朝向第六耦合波导（3-6）的竖直波导与第九L型波导（2-20）相连，第六耦合波导（3-6）朝向第五耦合波导（3-5）的竖直波导与第十L型波导（2-21）相连；

第三直波导（1-3）与第十直波导（3-1）相连。

2.如权利要求1所述的基于马赫增德尔干涉仪的可重构模式转换器，其特征在于，所述的第十直波导（3-1）的宽度为TEO的波导宽度，第十一直波导（3-2）的宽度为TE1的波导宽度，第十二直波导（3-3）的宽度为TE2的波导宽度；第四耦合波导（3-4）的宽度、第五耦合波导（3-5）的宽度和第六耦合波导（3-6）的宽度均为基模波导宽度。