基于硅基fp諧振腔的可調(diào)光頻率梳濾波器的制造方法
【專利摘要】一種光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】的基于硅基FP諧振腔的可調(diào)光頻率梳濾波器，該光頻率梳濾波器由兩個級聯(lián)的薩格納克反射鏡(SLR)組成的FP諧振腔實現(xiàn)。通過兩臂帶有移相器的馬赫曾德干涉儀改變FP諧振腔的腔長和SLR的反射率，從而分別調(diào)節(jié)光頻率梳濾波器的中心波長和帶寬。中心波長調(diào)節(jié)是通過在MZI兩臂同時加正或負的相移以改變FP諧振腔的腔長，從而調(diào)節(jié)濾波器的中心波長。帶寬調(diào)節(jié)是通過在MZI兩臂分別加正和負的相移以改變SLR的反射率，從而調(diào)節(jié)濾波器的帶寬。該濾波器的中心波長和帶寬可以獨立調(diào)節(jié)，并具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于大規(guī)模集成的優(yōu)點。
【專利說明】基于硅基FP諧振腔的可調(diào)光頻率梳濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】的器件，具體是一種基于硅基法布里-珀羅(FP)諧振腔的波長帶寬同時可調(diào)的光頻率梳濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]硅基光子器件具有強模場束縛特性和與CMOS工藝相兼容的優(yōu)點，是集成光路的理想選擇。硅基光子器件主要包括濾波器、調(diào)制器、光開關(guān)、路由器和探測器等。光頻率梳濾波器能夠?qū)Χ嗖ㄩL信號進行路由選擇和阻斷，在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中具有廣泛運用。相對于基于光纖光學(xué)的光頻率梳濾波器，片上集成的光頻率梳濾波器具有可大規(guī)模集成，功耗低和穩(wěn)定性聞等優(yōu)點。
[0003]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，Shanshan Wang等人發(fā)表在2009年OpticsLetters,第 34 卷第 3 期的論文 “All - fiber Fabry - Perot resonators based onmicrofiber Sagnac loop mirrors”提出了基于微納光纖薩格納克反射鏡的中心波長和帶寬均可調(diào)的光頻率梳濾波器，通過對微納光纖的微操作實現(xiàn)了濾波器波長和帶寬的調(diào)節(jié)，然而該方案不適用于片上集成，微操作方法也不易于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0004]進一步的論文檢索發(fā)現(xiàn)，Xiaomeng Sun等人發(fā)表在2012年Optics Letters,第38 卷第 4 期的論文 “Tunable silicon Fabry - Perot comb filters formed by Sagnacloop mirrors”提出了在絕緣體上硅晶片(SOI)上實現(xiàn)中心波長可調(diào)光頻率梳濾波器的方案，通過在PN結(jié)加外置電壓實現(xiàn)濾波器中心波長的移動，但是該方案不能進行濾波器帶寬的調(diào)節(jié)。
[0005]Chang - seok Kim 在“Electro - optic wavelength - tunable fiber ring laserbased on cascaded composite sagnac loop filters”(Optics letters, VOL.29,N0.14,1677 - 1679,2004 - 7 - 15)公開了一種基于級聯(lián)合成薩格納克環(huán)濾波器的電光波長可調(diào)諧光纖環(huán)形激光器，包括單向隔離器，具有激光二極管泵浦的摻鉺光纖有源區(qū)，還包括50/50耦合器，第一薩格納克環(huán)形濾波器，第二薩格納克環(huán)形濾波器，摻鉺光纖有源區(qū)的輸出端與第一薩格納克環(huán)形濾波器的相連，第一與第二薩格納克環(huán)形濾波器級聯(lián)第二個薩格納克環(huán)形濾波器經(jīng)過單向隔離器與摻餌光纖有源區(qū)的輸出端相連，整個裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)。但該技術(shù)不能調(diào)節(jié)濾波器的帶寬，且基于光纖的薩格納克環(huán)不適用于片上集成。
[0006]中國專利文獻號CN101132102公開(公告)日2008.02.27，公開了一種基于雙薩格納克環(huán)濾波器的單縱模環(huán)形激光器，包括:激光放大器、單向隔離器、30/70耦合器、第一薩格納克環(huán)形濾波器、第二薩格納克環(huán)形濾波器，連接關(guān)系為:激光放大器的輸出端經(jīng)過30/70耦合器的70%端口與第一個薩格納克環(huán)形濾波器相連，第一個薩格納克環(huán)形濾波器與第二個薩格納克環(huán)形濾波器串聯(lián)，第二個薩格納克環(huán)形濾波器經(jīng)過單向隔離器與激光放大器的輸入端相連，整個裝置結(jié)構(gòu)為環(huán)形結(jié)構(gòu)。但該技術(shù)不能實現(xiàn)濾波器波長和帶寬的調(diào)節(jié)，由于采用光纖和偏振控制器組成薩格納克環(huán)，因此不適用于片上集成。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于硅基FP諧振腔的可調(diào)光頻率梳濾波器，通過兩臂帶有移相器的馬赫曾德干涉儀(MZI)實現(xiàn)濾波器中心波長和帶寬的調(diào)節(jié)。該光頻率梳濾波器具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于大規(guī)模生產(chǎn)集成的優(yōu)點。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明涉及一種基于硅基FP諧振腔的可調(diào)光頻率梳濾波器，包括:至少兩個串聯(lián)的濾波器子單元，每個濾波器子單元由一個兩臂帶有移相器的MZI以及一個與之級聯(lián)的薩格納克反射鏡(SLR)組成，其中:級聯(lián)的SLR構(gòu)成FP諧振腔，由MZI改變FP諧振腔的腔長及SLR的反射率，從而調(diào)節(jié)光頻率梳濾波器的中心波長和帶寬。
[0010]所述的薩格納克反射鏡(SLR)是由定向耦合器兩段波導(dǎo)的一側(cè)端口連接組成，其中:兩段波導(dǎo)的另一側(cè)端口分別作為輸入和輸出。該反射鏡將光導(dǎo)入輸出端口的同時，也反射回輸入端口。
[0011]所述的定向耦合器是指由兩段相鄰的平行波導(dǎo)組成，通過倏逝場耦合實現(xiàn)光功率分配的光學(xué)器件。
[0012]所述的FP諧振腔是指:由反射鏡組成的、具有周期性的透射率曲線的光學(xué)諧振器件。
[0013]所述的馬赫曾德干涉儀(MZI)通過改變兩臂上移相器的相移，實現(xiàn)將入射光分為兩束光程差不同的出射光，從而可以改變兩個輸出端口的光功率分配。
[0014]所述的移相器是指通過在PN結(jié)上加電壓改變波導(dǎo)折射率，從而改變光場相位的器件。
[0015]所述的光頻率梳濾波器具有由多個等間隔頻率排列的通帶和阻帶組成的透射率曲線，且該光頻率梳濾波器僅通過某些特定頻率范圍內(nèi)的光信號。
[0016]所述的中心波長調(diào)節(jié)是指:通過在MZI兩臂同時附加正或負的相移以改變FP諧振腔腔長，從而調(diào)節(jié)濾波器的中心波長。
[0017]所述的帶寬調(diào)節(jié)是指:通過在MZI兩臂分別附加正和負的相移以改變SLR反射率，從而調(diào)節(jié)濾波器的帶寬。
技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中心波長和帶寬可以獨立調(diào)節(jié)，并具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于大規(guī)模生產(chǎn)集成的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為基于硅基FP諧振腔的光頻率梳濾波器結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為兩臂帶有移相器的MZI示意圖。
[0021]圖3為光頻率梳濾波器的中心波長調(diào)節(jié)仿真光譜圖。
[0022]圖4為光頻率梳濾波器的帶寬調(diào)節(jié)仿真光譜圖。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0024]如圖1所示，本實施例基于硅基FP諧振腔的波長帶寬同時可調(diào)的光頻率梳濾波器結(jié)構(gòu)圖，包括:SLR、MZ1、移相器以及輸入和輸出端口，其中:移相器加在MZI的兩臂上，該MZI與SLR相連，用于改變FP諧振腔腔長和SLR反射率，從而調(diào)節(jié)濾波器的中心波長和帶寬。
[0025]所述的薩格納克反射鏡由一個定向耦合器和一段連接兩側(cè)輸出端口的彎曲波導(dǎo)組成。
[0026]所述的FP諧振腔是指由兩個反射鏡組成的光學(xué)諧振器件，它具有周期性的透射率曲線。
[0027]所述的MZI耦合器由兩個定向耦合器和兩段連接波導(dǎo)組成，兩個定向耦合器均為3dB耦合器。在MZI的兩臂加上移相器，通過改變MZI兩臂的相移，可以改變兩個輸出端口的光功率分配。
[0028]所述的移相器通過在硅基上采用離子注入方法形成PN結(jié)，在PN結(jié)兩端引入正向或反向的偏置電壓實現(xiàn)正或負的相移。
[0029]所述的光頻率梳濾波器是指透射率曲線由許多以一定頻率等間隔排列的通帶和阻帶組成的光學(xué)濾波器，它只讓某些特定頻率范圍內(nèi)的光信號通過。
[0030]所述的光頻率梳濾波器傳輸函數(shù)為:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種基于硅基FP諧振腔的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征在于，包括:至少兩個串聯(lián)的濾波器子單元，每個濾波器子單元由一個兩臂帶有移相器的MZI以及一個與之級聯(lián)的薩格納克反射鏡組成，其中:級聯(lián)的SLR構(gòu)成FP諧振腔，由MZI改變FP諧振腔的腔長及SLR的反射率，從而調(diào)節(jié)光頻率梳濾波器的中心波長和帶寬； 所述的光頻率梳濾波器傳輸函數(shù)為: ,_ tIa^
^FP _ , 9 ? *
ts - u'cuu'ijc4 +)-2α^(α{ +a^a.+a；)k r , rs = 2ja2(B^a3) (a^-a^kh),其中:ts和rs分別是帶有MZI的SLR的傳輸和反射函數(shù),t和k分別為定向I禹合器的傳輸和I禹合系數(shù)= exp (- a I1-J- β Ii), i = I, 2，3，4是各段波導(dǎo)的傳輸率；α和β分別是波導(dǎo)的損耗系數(shù)和傳播常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的薩格納克反射鏡是由定向耦合器兩段波導(dǎo)的一側(cè)端口連接組成，其中:兩段波導(dǎo)的另一側(cè)端口分別作為輸入和輸出。該反射鏡將光導(dǎo) 入輸出端口的同時，也反射回輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的定向耦合器是指由兩段相鄰的平行波導(dǎo)組成，通過倏逝場耦合實現(xiàn)光功率分配的光學(xué)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的FP諧振腔是指:由反射鏡組成的、具有周期性的透射率曲線的光學(xué)諧振器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的馬赫曾德干涉儀通過改變兩臂上移相器的相移，實現(xiàn)將入射光分為兩束光程差不同的出射光，從而可以改變兩個輸出端口的光功率分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的光頻率梳濾波器具有由多個等間隔頻率排列的通帶和阻帶組成的透射率曲線，且該光頻率梳濾波器僅通過某些特定頻率范圍內(nèi)的光信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的中心波長調(diào)節(jié)是指:通過在MZI兩臂同時附加正或負的相移以改變FP諧振腔腔長，從而調(diào)節(jié)濾波器的中心波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光頻率梳濾波器，其特征是，所述的帶寬調(diào)節(jié)是指:通過在MZI兩臂分別附加正和負的相移以改變SLR反射率，從而調(diào)節(jié)濾波器的帶寬。
【文檔編號】G02F1/025GK103941430SQ201410204473
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】姜新紅, 吳佳旸, 蔣黎鵬, 楊玉星, 曹攀, 蘇翼凱 申請人:上海交通大學(xué)