[发明专利]一种用于模分复用系统的可重构聚合物模式转换器

说明书

一种用于模分复用系统的可重构聚合物模式转换器，属于聚合物集成光学技术领域。从上至下依次由调制电极、上包层、芯层、下包层和基底层组成，所述上包层和下包层均为聚合物材料EPOclad，折射率为1.56；芯层为聚合物材料EPOcore，折射率为1.572。调制电极为金属铝，基底层为硅片。沿光传输方向，该模式转换器的芯层由非对称1×3Y分支解复用器、3×3定向耦合结构光开关与非对称1×3Y分支复用器3部分依次级联而成。复用/解复用器由干波导和三根分支臂波导组成，光开关由3根核心波导组成，在相邻的核心波导间设置有两根缝隙波导，在缝隙波导上设置有调制电极。本发明能够实现E₀₀、E₁₀、E₂₀三种模式间任意两种模式的转换。

技术领域

本发明属于聚合物集成光学技术领域，具体涉及一种用于模分复用系统的可重构聚合物模式转换器。

背景技术

光纤通信因具有独特的优势(例如，高速和低延迟等)在通信系统中具有至关重要的作用。然而，由于融合现象和光学非线性，基于单模光纤的通信系统的传输能力，越来越难以适应光通信系统中日益增长的信息传输容量需求。为了解决这一问题，多种复用技术被相继提出，例如波分复用技术、偏分复用技术和模式分复用技术。波分复用技术已经在光通信系统中广泛应用，但由于光纤放大器带宽的限制以及光纤固有的非线性效应，其传输容量已达到其物理极限，难以进一步拓展。同时，偏分复用技术涉及到的信道数也是有限的(TE偏振和TM偏振)。近年来，模分复用技术成为提升光纤数据传输容量的关键性技术，其利用空间维度来传输更多的信息。

模分复用系统以少模光纤为传输媒介，相互独立的本征模承载不同的信息数据，从一个新的维度来提高光通信系统传输能力。其中，模式转换器是模分复用系统的一种关键器件，其功能是实现不同模式间的转换，在模分复用系统中有着至关重要的作用。目前常见的模式转换器的结构有马赫-曾德尔调制器、多模干涉器、Y分支、非对称定向耦合器、光栅耦合器等。

模式转换器的性能，如插入损耗、模间串扰、工作带宽、功耗等，影响着模式系统的整体性能。对于可重构模式转换器，功耗是衡量其性能的重要标准。聚合物材料由于其具有较大的热光系数，可以非常有效的降低器件的驱动功率。此外，聚合物材料还有较低的介电系数、简单的制作工艺、吸收损耗低、成本低等诸多优点，在光波导集成光路的研究领域中有着不可替代的地位。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模分复用系统的可重构聚合物模式转换器，用于实现E₀₀、E₁₀、E₂₀三种模式间的任意转换。聚合物材料由于其具有较大的热光系数，可以非常有效的降低器件的驱动功率。此外，聚合物材料还有较低的介电系数、简单的制作工艺、吸收损耗低、成本低等诸多优点。

本发明所述的一种用于模分复用系统的可重构聚合物模式转换器，从上至下依次由调制电极、上包层、芯层、下包层和基底层组成，如图1所示。所述上包层和下包层均为聚合物材料EPOclad，折射率为1.56；芯层为聚合物材料EPOcore，折射率为1.572。所述调制电极为金属铝，基底层为硅片。