[发明专利]一种模式通道可重构的模式解复用器

说明书

本发明提供了一种模式通道可重构的模式解复用器，包括：模式转化模块和分离输出模块；所述模式转化模块用于生成不同周期的长周期光栅，利用长周期光栅实现不同模式间的转化；所述分离输出模块用于将总线波导中的不同模式进行分离，从不同端口输出。本发明具有尺寸紧凑、工艺容差大、CMOS工艺兼容性好和模式通道可自由重构的特点。

技术领域

本发明属于模式解复用器技术领域，尤其涉及一种模式通道可重构的模式解复用器。

背景技术

进入5G时代，人类社会对信息容量的需求呈爆炸性增长。包括波分复用技术、偏振复用技术、空分复用技术和模分复用技术等已被证实为可有效大幅增加通信容量，并被运用到光纤通信系统中。在模分复用系统中，工作在单个波长的光链路通信容量被放大到了N倍，同时它也可以灵活与现有波分复用系统结合，进一步扩大通信容量。模式解复用器是模分复用传输系统中用于分离不同模式信道的关键部件，近年来受到了广泛关注。在基于体光学元件、光纤和光波导等各种类型的模式解复用器中，波导类型的模式解复用器具有紧凑性、设计灵活性高和集成性好等优点。

除了提升光链路通信容量外，集成光网络的可重新配置也非常重要。在可重新配置的网络中，任何通道都可以进行优化和灵活的切换和路由。然而，目前硅基模式解复用器大多数都是固定模式通道，无法实现模式通道自由重构。

因而，研制出尺寸紧凑、CMOS工艺兼容、工艺容差大和模式通道可自由重构的模式解复用器，是在硅基光互连领域中的一项重要而有意义的工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种模式通道可重构的模式解复用器，具有尺寸紧凑、工艺容差大、CMOS工艺兼容性好和模式通道可自由重构的特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种模式通道可重构的模式解复用器，包括：模式转化模块和分离输出模块；

所述模式转化模块用于生成不同周期的长周期光栅，利用所述长周期光栅实现输入信号的不同模式间的转化；

所述分离输出模块用于将转化后的不同模式的所述输入信号进行分离，并通过不同端口输出。

可选地，所述模式转化模块包括：多模总线波导、热电极和电热丝光栅；

所述多模总线波导上设置有若干所述热电极，相邻所述热电极之间连接有所述电热丝光栅。

可选地，所述输出模块包括：若干模式分离转换器、若干渐变波导和若干单模输出波导；

所述模式分离转换器之间通过所述渐变波导连接；

每个所述模式分离转换器还与所述单模输出波导连接。

可选地，所述模式分离转换器，由非对称渐变定向耦合器构成，所述非对称渐变定向耦合器由渐变多模波导和渐变单模波导组成，所述渐变多模波导的宽度自左向右逐渐减小，所述渐变单模波导宽度自左向右逐渐增大，所述渐变多模波导和所述渐变单模波导的间距保持不变。

可选地，所述渐变多模波导包括直通端和输入端，所述渐变单模波导包括下路端；

所述渐变多模波导的输入端与所述多模总线波导连接，所述渐变多模波导的直通端通过所述渐变波导与另一所述渐变多模波导的输入端连接；

所述渐变单模波导的下路端通过弯曲波导与所述单模输出波导连接；

最后的所述渐变多模波导的直通端通过所述渐变波导与所述单模输出波导连接。

可选地，所述电热丝光栅由周期分布的电热丝组成。

可选地，所述电热丝光栅的周期与所述多模总线波导的长周期光栅周期一致。

可选地，所述电热丝光栅的相位匹配条件为：