一種不對(duì)稱y分叉模式間隔分離器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，包括主干多模波導(dǎo)、寬分支多模波導(dǎo)和細(xì)分支多模波導(dǎo)，寬分支多模波導(dǎo)的寬度大于細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度，寬分支多模波導(dǎo)的寬度和細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度之和與主干多模波導(dǎo)的寬度相等，寬分支多模波導(dǎo)的始端和細(xì)分支多模波導(dǎo)的始端分別與主干多模波導(dǎo)的末端連接，寬分支多模波導(dǎo)的始端和細(xì)分支多模波導(dǎo)的始端相交，寬分支多模波導(dǎo)的末端和細(xì)分支多模波導(dǎo)的末端之間的間距不小于寬分支多模波導(dǎo)的寬度，細(xì)分支多模波導(dǎo)中第i階模式的傳播常數(shù)大于寬分支多模波導(dǎo)中第i階模式的傳播常數(shù)且小于寬分支多模波導(dǎo)中第i+1階模式的傳播常數(shù)；優(yōu)點(diǎn)是可應(yīng)用于模式復(fù)用傳輸光通信系統(tǒng)進(jìn)行輸入模式奇偶分離。
【專利說(shuō)明】—種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模式間隔分離器，尤其是涉及一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)的阻塞問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。傳統(tǒng)的光通信系統(tǒng)通常為單模光纖傳輸系統(tǒng)，通常采用波分復(fù)用技術(shù)、偏振復(fù)用技術(shù)以及多級(jí)調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的光通信系統(tǒng)已慢慢接近通信容量極限。為此，如何有效擴(kuò)充光通信系統(tǒng)容量成為目前破解網(wǎng)絡(luò)阻塞的研究重點(diǎn)。
[0003]近年來(lái)，模式復(fù)用傳輸技術(shù)中由于每個(gè)模式都可以作為獨(dú)立的信道用于傳輸不同的數(shù)據(jù)而受到廣泛的關(guān)注。利用模式復(fù)用技術(shù)搭建模式復(fù)用傳輸光通信系統(tǒng)時(shí)，首先需要得到能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)模式進(jìn)行處理的功能性器件。目前，可用于模式復(fù)用傳輸光通信系統(tǒng)中的功能性器件已有模式復(fù)用/解復(fù)用器件、模式分揀器、模式轉(zhuǎn)換器和模式交叉開關(guān)等，但是用于對(duì)輸入模式按照其奇偶性進(jìn)行分離的模式間隔分離器，至今還未涉及。
[0004]鑒此，設(shè)計(jì)一款利用不對(duì)稱Y分叉控制分支的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入模式奇偶分離的模式間隔分離器具有現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，該模式間隔分離器利用不對(duì)稱Y分叉控制分支的寬度，可應(yīng)用于模式復(fù)用傳輸光通信系統(tǒng)進(jìn)行輸入模式奇偶分離，提供靈活的模式分配，提高信道利用率以及通信容量。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，包括主干多模波導(dǎo)、寬分支多模波導(dǎo)和細(xì)分支多模波導(dǎo)，所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度大于所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度，所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度之和與所述的主干多模波導(dǎo)的寬度相等，所述的寬分支多模波導(dǎo)的始端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的始端分別與所述的主干多模波導(dǎo)的末端連接，所述的寬分支多模波導(dǎo)的始端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的始端相交，所述的主干多模波導(dǎo)、所述的寬分支多模波導(dǎo)和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)構(gòu)成不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)，所述的寬分支多模波導(dǎo)的末端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的末端之間的間距不小于所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度，所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度和所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度滿足以下條件:，其中表示所述的寬分支多模波導(dǎo)中第i階模式的傳播常數(shù)，0w，i+1表示所述的寬分支多模波導(dǎo)中第i + Ι階模式的傳播常數(shù)，Piu表示所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)中第i階模式的傳播常數(shù)，i為任一自然數(shù)。當(dāng)輸入到所述的主干多模波導(dǎo)的模式傳輸經(jīng)過(guò)所述的不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，所述的主干多模波導(dǎo)的第2i階模式轉(zhuǎn)換成所述的寬分支多模波導(dǎo)的第i階模式并從所述的寬分支多模輸出以及所述的主干多模波導(dǎo)的第(2i+l)階模式轉(zhuǎn)換成所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的第i階模式并從所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)輸出，從而實(shí)現(xiàn)輸入模式的奇偶分離。
[0007]β n，i為β w，i和β w，i+1之和的平均值。
[0008]所述的主干多模波導(dǎo)、所述的寬分支多模波導(dǎo)和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)分別包括波導(dǎo)主體和襯底，所述的波導(dǎo)主體包括芯層和包覆在所述的芯層外側(cè)的包層，所述的襯底固定在所述的包層的底部，所述的芯層的材料為摻雜二氧化硅，所述的包層的材料為純二氧化硅，所述的芯層與所述的包層的折射率差為0.01，所述的襯底的材料為硅，所述的主干多模波導(dǎo)的寬度為25微米，所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度為10微米，所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度為15微米，所述的寬分支多模波導(dǎo)的末端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的末端之間的間距為24.5微米，所述的寬分支多模波導(dǎo)和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的長(zhǎng)度均為12毫米。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用主干多模波導(dǎo)、寬分支多模波導(dǎo)和細(xì)分支多模波導(dǎo)構(gòu)成一個(gè)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)，通過(guò)細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度和寬分支多模波導(dǎo)的寬度的設(shè)定來(lái)保證細(xì)分支多模波導(dǎo)的第i階模式的傳播常數(shù)位于寬分支多模波導(dǎo)的第i階模式的傳播常數(shù)和寬分支多模波導(dǎo)的第i+ι階模式的傳播常數(shù)中間，細(xì)分支多模波導(dǎo)的第i階模式的有效折射率與主干多模波導(dǎo)的第(2i+l)階模式的有效折射率以及寬分支多模波導(dǎo)的第i階模式的有效折射率與主干多模波導(dǎo)的第2i階模式的有效折射率相匹配。當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)的模式傳輸經(jīng)過(guò)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)的第2i階模式轉(zhuǎn)換成寬分支多模波導(dǎo)的第i階模式并從寬分支多模波導(dǎo)輸出以及主干多模波導(dǎo)的第(2i+l)階模式轉(zhuǎn)換成細(xì)分支多模波導(dǎo)的第i階模式并從細(xì)分支多模波導(dǎo)輸出，由此實(shí)現(xiàn)輸入模式的奇偶分離，可應(yīng)用于模式復(fù)用傳輸光通信系統(tǒng)進(jìn)行輸入模式奇偶分離操作，提供靈活的模式分配，提高信道利用率以及通信容量；該模式間隔分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可降低信號(hào)處理的復(fù)雜性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的主干多模波導(dǎo)，寬分支多模波導(dǎo)和細(xì)分支多模波導(dǎo)之間有效折射率匹配示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的5個(gè)輸入模式間隔分離的仿真結(jié)果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例:如圖所示，一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，包括主干多模波導(dǎo)1、寬分支多模波導(dǎo)2和細(xì)分支多模波導(dǎo)3，寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww大于細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度\，寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度Wtl之和與主干多模波導(dǎo)I的寬度W相等，寬分支多模波導(dǎo)2的始端21和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的始端31分別與主干多模波導(dǎo)I的末端11連接，寬分支多模波導(dǎo)2的始端21和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的始端31相交，寬分支多模波導(dǎo)2、細(xì)分支多模波導(dǎo)3和主干多模波導(dǎo)I形成Y分叉，寬分支多模波導(dǎo)2的末端22和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的末端32之間的間距Wd不小于寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww，細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度Wtl和寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww滿足以下條件w；i+1,其中β。表示寬分支多模波導(dǎo)2中第i階模式的傳播常數(shù)，i3w，i+1表示寬分支多模波導(dǎo)2中第i+Ι階模式的傳播常數(shù)，β η,,表示細(xì)分支多模波導(dǎo)3中第i階模式的傳播常數(shù)，i為任一自然數(shù)。
[0015]本實(shí)施例中，為和ew，i+1之和的平均值。
[0016]本實(shí)施例中，主干多模波導(dǎo)1、寬分支多模波導(dǎo)2和細(xì)分支多模波導(dǎo)3分別包括波導(dǎo)主體和襯底，波導(dǎo)主體包括芯層和包覆在芯層外側(cè)的包層，襯底固定在包層的底部，芯層的材料為摻雜二氧化硅，包層的材料為純二氧化硅，芯層與包層的折射率差為0.01襯底的材料為硅，主干多模波導(dǎo)I的寬度W為25微米，細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度Wtl為10微米，寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww為15微米，寬分支多模波導(dǎo)2的末端22和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的末端32之間的間距Wtl為24.5微米，寬分支多模波導(dǎo)2和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的長(zhǎng)度L均為12毫米。
[0017]本發(fā)明的不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器的工作原理為:通過(guò)控制細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度Wtl和寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww來(lái)保證細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第i階模式的傳播常數(shù)β w位于寬分支多模波導(dǎo)2的第i階模式的傳播常數(shù)β 和寬分支多模波導(dǎo)2的第i+Ι階模式的傳播常數(shù)β w，i+1中間，細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第i階模式的有效折射率與主干多模波導(dǎo)I的第(2i+l)階模式的有效折射率以及寬分支多模波導(dǎo)2的第i階模式的有效折射率與主干多模波導(dǎo)I的第2i階模式的有效折射率相匹配。當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)I的模式傳輸經(jīng)過(guò)主干多模波導(dǎo)1、寬分支多模波導(dǎo)2和細(xì)分支多模波導(dǎo)3構(gòu)成的不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)I的第2i階模式轉(zhuǎn)換成寬分支多模波導(dǎo)2的第i階模式并從寬分支多模波導(dǎo)2輸出以及主干多模波導(dǎo)I的第(2i+l)階模式轉(zhuǎn)換成細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第i階模式并從細(xì)分支多模波導(dǎo)3輸出，從而實(shí)現(xiàn)輸入模式的奇偶分離。
[0018]本發(fā)明的主干多模波導(dǎo)1，寬分支多模波導(dǎo)2和細(xì)分支多模波導(dǎo)3之間有效折射率匹配示意圖如圖2所示。通過(guò)控制細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度Wtl和寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww來(lái)保證細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第i階模式的有效折射率與主干多模波導(dǎo)I的第(2i+l)階模式的有效折射率以及寬分支多模波導(dǎo)2的第i階模式的有效折射率與主干多模波導(dǎo)I的第2i階模式的有效折射率相匹配，細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第i階模式的傳播常數(shù)Piu位于寬分支多模波導(dǎo)2的第i階模式的傳播常數(shù)Piu和寬分支多模波導(dǎo)2的第i+Ι階模式的傳播常數(shù)\i+1中間。
[0019]將本發(fā)明的不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器應(yīng)用于對(duì)5個(gè)輸入模式的間隔分離，對(duì)其進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如圖3所示。仿真過(guò)程中，主干多模波導(dǎo)I的寬度W為25微米，細(xì)分支多模波導(dǎo)3的寬度Wtl為10微米，寬分支多模波導(dǎo)2的寬度Ww為15微米，寬分支多模波導(dǎo)2的末端22和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的末端32之間的間距Wd為24.5微米，寬分支多模波導(dǎo)2和細(xì)分支多模波導(dǎo)3的長(zhǎng)度L均為12毫米。當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)I的第O階準(zhǔn)TE模傳輸經(jīng)過(guò)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)I的第O階準(zhǔn)TE模轉(zhuǎn)換成寬分支多模波導(dǎo)2的第O階準(zhǔn)TE模并從寬分支多模波導(dǎo)2輸出；當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)I的第I階準(zhǔn)TE模傳輸經(jīng)過(guò)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)I的第I階準(zhǔn)TE模轉(zhuǎn)換成細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第O階準(zhǔn)TE模并從細(xì)分支多模波導(dǎo)3輸出；當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)I的第2階準(zhǔn)TE模傳輸經(jīng)過(guò)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)I的第2階準(zhǔn)TE模轉(zhuǎn)換成寬分支多模波導(dǎo)2的第I階準(zhǔn)TE模并從寬分支多模波導(dǎo)2輸出；當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)I的第3階準(zhǔn)TE模傳輸經(jīng)過(guò)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)I的第3階準(zhǔn)TE模轉(zhuǎn)換成細(xì)分支多模波導(dǎo)3的第I階準(zhǔn)TE模并從細(xì)分支多模波導(dǎo)3輸出；當(dāng)輸入到主干多模波導(dǎo)I的第4階準(zhǔn)TE模傳輸經(jīng)過(guò)不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，主干多模波導(dǎo)I的第4階準(zhǔn)TE模轉(zhuǎn)換成寬分支多模波導(dǎo)2的第2階準(zhǔn)TE模并從寬分支多模波導(dǎo)2輸出。分析圖3我們可以看出，本發(fā)明的不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)輸入模式奇偶分離操作，提供靈活的模式分配，提高信道利用率以及通信容量。
【權(quán)利要求】
1.一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，其特征在于包括主干多模波導(dǎo)、寬分支多模波導(dǎo)和細(xì)分支多模波導(dǎo)，所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度大于所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度，所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度之和與所述的主干多模波導(dǎo)的寬度相等，所述的寬分支多模波導(dǎo)的始端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的始端分別與所述的主干多模波導(dǎo)的末端連接，所述的寬分支多模波導(dǎo)的始端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的始端相交，所述的主干多模波導(dǎo)、所述的寬分支多模波導(dǎo)和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)構(gòu)成不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)，所述的寬分支多模波導(dǎo)的末端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的末端之間的間距不小于所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度，所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度和所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度滿足以下條件:，其中β。表示所述的寬分支多模波導(dǎo)中第i階模式的傳播常數(shù)，β w,i+1表示所述的寬分支多模波導(dǎo)中第i+ι階模式的傳播常數(shù)，β 表示所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)中第i階模式的傳播常數(shù)，i為任一自然數(shù)，當(dāng)輸入到所述的主干多模波導(dǎo)的模式傳輸經(jīng)過(guò)所述的不對(duì)稱Y分叉結(jié)構(gòu)的Y分叉時(shí)，所述的主干多模波導(dǎo)的第2i階模式轉(zhuǎn)換成所述的寬分支多模波導(dǎo)的第i階模式并從所述的寬分支多模輸出以及所述的主干多模波導(dǎo)的第(2i+l)階模式轉(zhuǎn)換成所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的第i階模式并從所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)輸出，從而實(shí)現(xiàn)輸入模式的奇偶分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，其特征在于Piu為β。和ew，i+1之和的平均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不對(duì)稱Y分叉模式間隔分離器，其特征在于所述的主干多模波導(dǎo)、所述的寬分支多模波導(dǎo)和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)分別包括波導(dǎo)主體和襯底，所述的波導(dǎo)主體包括芯層和包覆在所述的芯層外側(cè)的包層，所述的襯底固定在所述的包層的底部，所述的芯層的材料為摻雜二氧化硅，所述的包層的材料為純二氧化硅，所述的芯層與所述的包層的折射率差為0.01，所述的襯底的材料為硅，所述的主干多模波導(dǎo)的寬度為25微米，所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的寬度為10微米，所述的寬分支多模波導(dǎo)的寬度為15微米，所述的寬分支多模波導(dǎo)的末端和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的末端之間的間距為24.5微米，所述的寬分支多模波導(dǎo)和所述的細(xì)分支多模波導(dǎo)的長(zhǎng)度均為12毫米。
【文檔編號(hào)】G02B6/125GK104199145SQ201410378293
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】陳偉偉, 汪鵬君, 楊建義 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)