本發(fā)明涉及的是一種光纖通信領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于級聯(lián)交織器的寬帶波長帶寬可調(diào)濾波器。

背景技術(shù)：

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。在可重構(gòu)光分插復(fù)用中，四個重要的特性是cdcg(colorless無色，directionless無方向，contentionless無阻塞和gridless無柵格)。為了實現(xiàn)無色和無柵格，需要設(shè)計寬帶波長帶寬可調(diào)的光濾波器，該器件需要具有四個特性：寬帶內(nèi)單一諧振峰，方形濾波譜，寬帶內(nèi)波長連續(xù)可調(diào)，帶寬連續(xù)可調(diào)。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，pieroorlandi等人發(fā)表在2014年journaloflightwavetechnology，第32卷第5期的論文“photonicintegratedfilterwithwidelytunablebandwidth”實現(xiàn)了基于2環(huán)輔助馬赫曾德干涉儀(mzi)的帶寬可調(diào)濾波器，然而該濾波器中心波長調(diào)節(jié)范圍較小，寬帶(20nm)內(nèi)有多個諧振峰。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不能進行濾波器帶寬的調(diào)節(jié)以及對awg對工藝誤差敏感等缺陷，提出一種基于級聯(lián)交織器的寬帶波長帶寬可調(diào)濾波器，具有寬帶(如20nm)內(nèi)單一諧振峰，方形濾波譜，寬帶內(nèi)波長連續(xù)可調(diào)且?guī)掃B續(xù)可調(diào)的優(yōu)點。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括至少兩個級聯(lián)的交織器，每級交織器都由微環(huán)輔助mzi構(gòu)成，其中：用于實現(xiàn)波長和帶寬的調(diào)節(jié)以及互補光譜的切換的第一級交織器的兩個單環(huán)的一臂的一端作為輸入端，另一端與用于實現(xiàn)波長調(diào)節(jié)以及互補光譜的切換的第二級交織器的無π相移的一臂的一端相連；第二級交織器的無π相移的一臂的另一端為輸出端。

通過設(shè)計合適的參數(shù)，微環(huán)輔助mzi可以實現(xiàn)方形濾波譜。通過兩級交織器的波長調(diào)節(jié)和光譜切換功能實現(xiàn)濾波器的波長連續(xù)調(diào)節(jié)。通過第一級交織器的帶寬調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)濾波器的帶寬連續(xù)調(diào)節(jié)。兩級交織器的信道選擇功能使得在寬帶范圍內(nèi)(如20nm)該濾波器只有一個諧振峰。為了實現(xiàn)更大帶寬范圍內(nèi)的單一諧振峰，可以級聯(lián)三級或以上交織器。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有寬帶(如20nm)內(nèi)單一諧振峰，方形濾波譜，波長連續(xù)可調(diào)，帶寬連續(xù)可調(diào)的特點，且器件尺寸小，控制簡單，功耗低。

附圖說明

圖1為基于級聯(lián)交織器的可調(diào)濾波器示意圖；

圖2為用微環(huán)輔助mzi結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可調(diào)濾波器結(jié)構(gòu)；

圖3為可調(diào)濾波器六種工作狀態(tài)光譜示意圖；

圖4為可調(diào)濾波器仿真光譜圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本實施例包括：兩個級聯(lián)的交織器，其中：第一級交織器由2環(huán)輔助mzi實現(xiàn)波長帶寬調(diào)節(jié)，第二級交織器由2環(huán)輔助mzi實現(xiàn)波長調(diào)節(jié)。

所述的寬帶波長帶寬可調(diào)濾波器，其傳輸函數(shù)為：t＝t1t2，其中：t1和t2分別第一級和第二級交織器一個輸出端口的傳輸函數(shù)，ai和ti，其中i＝1～4，對應(yīng)分別為四個單環(huán)的傳輸函數(shù)和定向耦合器傳輸系數(shù)；其中：k＝1～6，即長度為lk的波導的傳輸率，α和β分別是波導的損耗系數(shù)和傳播常數(shù)，j為虛數(shù)單位；t1～t4分別為0.5，0.5，0.785，0.243。

所有單環(huán)腔長均為l＝50.266μm，第一級交織器mzi兩臂長度差為l，第二級交織器mzi兩臂長度差為l/2，長臂連接傳輸系數(shù)為0.785的單環(huán)。第一級和第二級交織器的自由頻譜范圍(fsr)分別為10.912nm和22.180nm。該濾波器是在soi平臺上實現(xiàn)的，所有波導均為450nm×220nm的單模波導。

如圖3所示，本實施例中所述的寬帶波長帶寬可調(diào)濾波器，可實現(xiàn)六種工作狀態(tài)：

狀態(tài)1：未加電壓時，第一級交織器的級聯(lián)端輸出信道ch1，ch3，第二級交織器輸出端輸出ch1。

狀態(tài)2：如需將ch2輸出到第二級交織器輸出端，則對第一級交織器臂長差加電壓產(chǎn)生π相移，再調(diào)節(jié)第一級交織器的帶寬，使級聯(lián)端輸出ch2，ch4。

狀態(tài)3：如需將ch3輸出到第二級交織器輸出端，則對第二級交織器臂長差加電壓產(chǎn)生π相移即可實現(xiàn)。

狀態(tài)4：如需將ch4輸出到第二級交織器輸出端，則將第一級和第二級交織器臂長差加電壓產(chǎn)生π相移，再調(diào)節(jié)第一級交織器的帶寬。

狀態(tài)5：如需調(diào)節(jié)信道中心波長，則將第一級和第二級中心波長紅移相同的距離。

狀態(tài)6：如需調(diào)節(jié)信道帶寬，則對第一級交織器進行帶寬調(diào)節(jié)。

圖4給出了濾波器六種狀態(tài)下的仿真光譜圖，根據(jù)圖4所示的仿真結(jié)果，本發(fā)明可以實現(xiàn)～20nm帶寬范圍內(nèi)單一諧振峰，近似方形濾波譜，～20nm范圍內(nèi)的波長連續(xù)調(diào)節(jié)和從1.216nm到2.824nm的帶寬連續(xù)調(diào)節(jié)。濾波器消光比約為20db，通過增加兩級交織器的微環(huán)個數(shù)可以進一步提高消光比。

上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種基于級聯(lián)交織器的寬帶波長帶寬可調(diào)濾波器，包括：至少兩個級聯(lián)的交織器，每級交織器都由微環(huán)輔助MZI構(gòu)成，其中：用于實現(xiàn)波長和帶寬的調(diào)節(jié)以及互補光譜的切換的第一級交織器的兩個單環(huán)的一臂的一端作為輸入端，另一端與用于實現(xiàn)波長調(diào)節(jié)以及互補光譜的切換的第二級交織器的無π相移的一臂的一端相連；第二級交織器的無π相移的一臂的另一端為輸出端。本發(fā)明具有寬帶(如20nm)內(nèi)單一諧振峰，方形濾波譜，寬帶內(nèi)波長連續(xù)可調(diào)且?guī)掃B續(xù)可調(diào)的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：姜新紅;張紅霞;張永;邱辭源;蘇翼凱
受保護的技術(shù)使用者：上海交通大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.20
技術(shù)公布日：2017.08.18