[发明专利]一种基于双微环马赫曾德尔干涉结构的光学带通滤波器

摘要

本发明公开了一种基于双微环马赫曾德尔干涉结构的光学带通滤波器，包括第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、第三多模干涉耦合器、第一耦合光栅、第二耦合光栅、第一加热电极、第二加热电极、第三加热电极、第四加热电极、第一上传下载型微环和第二上传下载型微环。本发明通过分别设计两个上传下载型微环的耦合状态，并经过级联的可调MZI结构引入相干相消，通过调节MZI₁加热电极上的偏压实现幅度调控，使上、下臂通带外光信号幅度相同；通过调节MZI₂加热电极上的偏压实现相位调控，使上、下臂通带外光信号相位相反；从而实现了在不增大通带插入损耗的基础上提高滤波器消光比，是一种窄带宽、高消光比、低插入损耗的光学带通滤波器。

主权项

1.一种基于双微环马赫曾德尔干涉结构的光学带通滤波器，其特征在于，包括第一多模干涉耦合器(2)、第二多模干涉耦合器(4)、第三多模干涉耦合器(10)、第一耦合光栅(1)、第二耦合光栅(11)、第一加热电极(3)、第二加热电极(9)、第三加热电极(8)、第四加热电极(7)、第一上传下载型微环(6)和第二上传下载型微环(5)；其中：所述第一耦合光栅(1)的一端作为本滤波器的输入端，另一端与第一多模干涉耦合器(2)的输入端相连，第一耦合光栅用于将待处理的光信号耦合输入到双微环马赫曾德尔干涉结构的光学带通滤波器上；所述第一多模干涉耦合器(2)为单输入双输出的1×2多模干涉耦合器，其输出端上臂通过直波导与第二多模干涉耦合器(4)的输入端上臂相连，其输出端下臂通过直波导与第二多模干涉耦合器(2)的输入端下臂相连；所述第一多模干涉耦合器用于光波分束，将光信号分为上、下两路并分别发送至第二多模干涉耦合器的输入端上、下两臂；所述第二多模干涉耦合器(4)为双输入双输出的2×2MMI，其输出端上臂通过直波导与第一上传下载型微环(6)输入端相连；其输出端下臂通过直波导与第二上传下载型微环(5)输入端相连；所述第二多模干涉耦合器用于结合附着在所述下臂直波导上的第一加热电极(3)的作用，改变输入端上、下两臂光信号的相位关系，使两者在第二多模干涉耦合器的多模区域进行多模干涉，利用自映像效应实现任意分光比，进而达到对光信号的幅度进行调控的目的；所述第一上传下载型微环(6)用于处理第二多模干涉耦合器(4)输出端上臂光信号的幅度与相位，通过设定微环与直波导的耦合间距，使微环幅度响应为保证窄带宽的同时插入损耗尽量小,滤除通带外信号，并使通带内和通带外信号相位相差所述第二上传下载型微环(5)用于对第二多模干涉耦合器输出端下臂光信号的幅度与相位进行处理；通过设定微环与直波导的耦合间距，使其幅度响应为通带插入损耗足够大，从而在后续相干相消时不增大插入损耗,并使通带内和通带外信号相位相差所述第三多模干涉耦合器(10)采用双输入单输出的2×1多模干涉耦合器，其输入端上臂通过直波导与第一上传下载型微环(6)下载端相连，第三多模干涉耦合器(10)的输入端下臂通过直波导与第二上传下载型微环(5)下载端相连；第三多模干涉耦合器用于干涉合束，将输入的两路光信号合为一路，实现相干相消；所述第二耦合光栅的一端与第三多模干涉耦合器的输出端相连，另一端作为本滤波器的输出端，用于将经双微环马赫曾德尔干涉结构的光学带通滤波器处理完成的光信号耦合到光纤中去；所述第一加热电极(3)作用于第一多模干涉耦合器输出端下臂与第二多模干涉耦合器输入端下臂之间的直波导，用于改变第二多模干涉耦合器输入端下臂光信号的相位，进而改变其两臂光信号的相位关系，形成多模干涉实现对信号幅度的调控；所述第二加热电极(9)作用于第二上传下载型微环下载端与第三多模干涉耦合器输入端下臂之间的直波导，用于改变第三多模干涉耦合器输入端下臂光信号的相位，实现对信号相位的调控；所述第三加热电极(8)设在第一上传下载型微环(6)上，第四加热电极(7)设在第二上传下载型微环(5)上；第三、第四加热电极分别作用于第一、第二上传下载型微环，通过在加热电极上加载不同的偏压，利用热光效应改变第一、第二上传下载型微环的有效折射率，进而改变谐振波长，从而实现滤波器的中心频率调谐。