[发明专利]一种多波长-多模式的可重构插分复用芯片

说明书

本发明公开了一种多波长‑多模式的可重构插分复用芯片。输入多模波导经模式解复用器与多条单模波导的输入端连接，多条单模波导的输出端经模式复用器与输出多模波导连接，每条单模波导上设有波分结构，波分结构分别与信道上传波导、信道下载波导连接，每条单模波导上的波分结构上方均设有微加热电极，微加热电极和波分结构构成热调谐微环谐振器。本发明实现了每个模式通道下对C波段内任意波长的插分复用，解决了信道的灵活上传和下载问题，对不需要下载的信道引入的损耗较小，整体具有较好的工作性能，结构简单、布局紧凑。

技术领域

本发明属于集成光电子器件领域，具体涉及一种多波长-多模式的可重构插分复用芯片。

背景技术

为了提高片上集成光通信的通信速率，人们相继开发并使用了多种先进的复用技术，包括波分复用、模式复用、偏振复用等。其中，波分复用技术是目前使用最广泛也是最成熟的复用技术，在光纤通信系统中有着极为广泛的运用，其原理是：利用多个波长作为信号载体，同时在一根波导/光纤中传输多个波长信号，实现信道容量的扩展。模式复用技术则是利用多个模式通道作为信号的载体，可实现在一根多模波导中同时传输多路基于不同模式的信号。将多波长和多模式结合起来，则构建一种多波长-多模式复用技术，可进一步提升通道数量，从而实现超大容量。

另一方面，系统灵活性和可重构性对于实现智能化光通信系统至关重要。而由于多波长-多模式复用系统具有高度复杂性，如何灵活操控其波长通道和模式通道，从而实现其信号的可重构上传和下载是一重要挑战。其关键技术是多波长-多模式插分复用芯片，目前尚未见有公开报道。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多波长-多模式的可重构插分复用芯片。

本发明主要由一个模式解复用器，四个热调谐的微环谐振器以及一个模式复用器构成。首先通过模式解复用器将多模链路中的四个模式分别耦合出来变为TM₀模式，再用热调谐的微环谐振器取出每个模式通道中的一个波长通道，与此同时一个新的同一波长的信号也可以被加载进入链路，之后四路模式信号再经由模式复用器重新复用至多模链路之中，微环谐振器的工作波长可以通过热调制的方式进行控制，这样就可以实现一个波长-模式混合复用系统的可重构插分复用器。

本发明采用的具体技术方案是：

本发明包括构成波导层的输入多模波导、模式解复用器、波导交叉、多条单模波导、模式复用器、输出多模波导、信道上传波导和信道下载波导，输入多模波导经模式解复用器与多条单模波导的输入端连接，多条单模波导的输出端经模式复用器与输出多模波导连接，每条单模波导上设有波分结构，波分结构分别与信道上传波导、信道下载波导连接，每条单模波导上的波分结构上方均设有微加热电极，微加热电极在波导层上方，微加热电极和波分结构构成热调谐微环谐振器。

所述的模式解复用器的各个输出端经各自的第一绝热连接波导与各条单模波导的输入端连接，模式复用器的各个输入端经各自的第二绝热连接波导与各条单模波导的输出端连接。

所述的波分结构包括波导交叉、第一单模波导、第二单模波导、第三单模波导和第四单模波导，第一单模波导、第二单模波导的一端分别连接在波导交叉中一条波导的两端，第三单模波导、第四单模波导的一端分别连接在波导交叉中另一条波导的两端，第四单模波导另一端弯曲后和第一单模波导平行布置，并且在第四单模波导和第一单模波导之间布置有微环波导，微环波导对称两侧分别与第四单模波导和第一单模波导耦合。

所述的微加热电极包括微加热电极连接金属区、微加热电极触电金属区、微加热电极加热金属区，微加热电极加热金属区覆盖在微环波导上方，用于加热微环波导，微加热电极加热金属区两端均经微加热电极连接金属区与布置在波导层上的两个微加热电极触电金属区连接。