技术领域
[0001] 本申请涉及通信领域，具体涉及一种应用于通信收发的波分复用器。
相关背景技术
[0002] 在通信领域中，对多信道低间隔的波分复用器件有着很高的需求，多信道低间隔是增加信息传输速度的必然选择。传统的多信道低间隔密集波分复用器件通常通过对阵列波导光栅的单一结构设计进行改进，以达到多信道低间隔的效果，但通过这种方法有如下几个缺点：
[0003] 1、信道增加，阵列波导光栅的整体结构增加，插损明显增加；
[0004] 2、通道间隔降低，串扰明显增加。
[0005] 通过上述方法设计出来的密集波分复用器件的插损和串扰已经明显不符合通信领域的器件性能要求。
具体实施方式
[0028] 下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
[0029] 请参阅图，本申请实施例提供一种波分复用器100，该波分复用器100包括输入波导110、至少两个微环谐振器(121、122、123、124)和至少两个阵列波导光栅(131、132、133、134)，微环谐振器的数量与阵列波导光栅的数量相等，且微环谐振器与阵列波导光栅一对一连接；其中至少两个微环谐振器沿着输入波导110延伸方向依次设置，分别与输入波导
110相耦合；一个微环谐振器通过一根输出波导140连接一个阵列波导光栅，其中每根输出波导140的一端与对应的微环谐振器耦合，另一端与对应的阵列波导光栅的输入端连接；每个微环谐振器的自由光谱范围与跟该微环谐振器连接的阵列波导光栅的通道间隔相等；每个微环谐振器对应配置有加热电极150，加热电极150用于对配置该加热电极的微环谐振器进行加热从而调整该微环谐振器的中心波长，使该微环谐振器的中心波长与跟该微环谐振器连接的阵列波导光栅的中心波长相等，且使不同微环谐振器之间的中心波长不同。至少两个微环谐振器完全相同，至少两个阵列波导光栅也完全相同。不同的是，每个微环谐振器上的加热电极150都有独立的控制端口，通过加热电极150的作用，可以对各个微环谐振器的中心波长进行调制。
[0030] 本申请实施例采用多个相同的微环谐振器连接一一对应地连接多个阵列波导光栅的方式构成了一个密集波分复用器100结构，通过温度控制系统对微环谐振器进行精准控制，使多个微环谐振器和阵列波导光栅的自由光谱范围与对应的阵列波导光栅的通道间隔相等，微环谐振器的谐振和滤波峰值完全重合，以达到和较高的信道数量，且通过控制微环谐振器的中心波长，可以使输出信道间隔较小，具有更低的串扰和更小的结构复杂度。
[0031] 本申请实施例的波分复用器100的共工作原理解释如下：控制加热电极150对各个微环谐振器进行加热，使各个微环谐振器的中心波长达到预设的中心波长值；输入自由光谱范围为X GHz，中心波长1550nm的频梳光谱，经过多个微环谐振器的作用，从各个微环谐振器输出自由光谱范围与微环谐振器的自由光谱范围相同的谐振光谱，经过微环谐振器的滤波作用，不同微环谐振器输出的谐振光谱的中心波长是不相同的；从各个微环谐振器输出的谐振光谱进入对应的阵列波导光栅，各个微环谐振器输出的谐振光谱与对应的阵列波导光栅之间的中心波长相同，各个微环谐振器输出的谐振光谱的自由光谱范围与对应的阵列波导光栅的通道间隔相同，因此通过阵列波导光栅的作用后，从阵列波导光栅输出超窄带光谱。本实施例的技术方案放弃了对单一阵列波导光栅进行设计改进，而是将多信道拆分成几个部分，每个部分由微环谐振器和多信道的阵列波导光栅构成，通过加热电极对各微环谐振器的加热作用，使得每个部分的中心波长保持预设GHz的微小间隔，就能将较大GHz的原始通道间隔通过交错排列光谱的形式调制为预设GHz的微小间隔，并在高调制Q值下，对进入阵列波导光栅的信号进行了一次滤波，使得整体结构的插损保持和多信道的阵列波导光栅的插损一致，且经过微环谐振器的滤波作用之后的串扰与多信道的阵列波导光栅相比可以做到无明显下降。
[0032] 在一些实施例中，加热电极还用于对对应的微环谐振器的耦合区进行加热。对微环谐振器的耦合区进行加热，以控制微环谐振器在耦合区的耦合效率，进而控制Q值达到合适范围。如图2所示，微环谐振器保活两个耦合区，分别是与输入波导110耦合的耦合去和与输出波导耦合的耦合区。
[0033] 在一些实施例中，每个微环谐振器配置的加热电极150包括可单独控制的第一加热子电极151、第二加热子电极152和第三加热子电极153，第一加热子电极151、第二加热子电极152分别对微环谐振器的耦合区进行加热，第三加热子电极153用于对微环谐振器的两个耦合区之间的部位进行加热。通过对各个需要加热的部位进行独立加热，可以使温度控制精度更高，从而实现对微环谐振器的中心波长的精确控制，以及可以实现对耦合区温度的精确控制。
[0034] 在一些实施例中，微环谐振器对应的加热电极150为一个可同时对微环谐振器的两个耦合区以及两个耦合区之间的部位进行加热的一体成型电极结构。在这一实施例中，一个微环谐振器对应一个加热电极，一个加热电极可以对微环谐振器的耦合区和耦合区之间的部位进行加热，在加热控制上更加简单。
[0035] 在一些实施例中，通过加热电极150的调制作用，使至少两个微环谐振器的中心波长为等差数列。相邻两个微环谐振器的中心波长之差与输入的频梳光谱的自由光谱范围相同。例如，以4个微环谐振器为例，若输入的频梳光谱的中心波长为1550nm、自由光谱范围为25GHz，则4个微环谐振器的自由光谱范围均为100GHz(即等于输入的频梳光谱的自由光谱范围值与微环谐振器的数量之积)；通过加热电极的调制作用后，使4个微环谐振器的中心波长分别为1549.8nm、1550nm、1550.2nm、1550.4nm，那么四个微环谐振器输出的谐振光谱的中心波长相差25GHz，自由光谱范围依然保持为100GHz，从而对进入阵列波导光栅的信号进行了一次滤波。
[0036] 在一些实施例中，通过加热电极的调制作用，使相邻两个微环谐振器的中心波长之差的绝对值小于等于0.2nm。在c波段(1530nm～1565nm)波长范围内，0.2nm的波长对应25GHz的通道间隔，通过使相邻两个微环谐振器的中心波长之差的绝对值小于等于0.2nm，可以实现密集波分效果。
[0037] 在一些实施例中，微环谐振器的数量为4个，通过加热电极的调制作用，使相邻两个微环谐振器的中心波长之差的绝对值等于0.2nm。在c波段(1530nm～1565nm)波长范围内，0.2nm的波长对应25GHz的通道间隔，通过使相邻两个微环谐振器的中心波长之差的绝对值等于0.2nm，可以实现更加密集的波分效果。
[0038] 在一些实施例中，微环谐振器的数量为5个，通过加热电极的调制作用，使相邻两个微环谐振器的中心波长之差的绝对值等于0.16nm。在c波段(1530nm～1565nm)波长范围内，0.16nm的波长对应20GHz的通道间隔，可以进一步实现更加密集的波分效果。
[0039] 在一些实施例中，微环谐振器的数量为10个，通过加热电极的调制作用，使相邻两个微环谐振器的中心波长之差的绝对值等于0.08nm。在c波段(1530nm～1565nm)波长范围内，0.08nm的波长对应10GHz的通道间隔，可以进一步实现更加密集的波分效果。
[0040] 在一些实施例中，每个微环谐振器的Q值大于105。该Q值可以使微环控制器的耦合效率较高。
[0041] 在一些实施例中，相邻两个微环谐振器的圆心之间的距离L满足3D≤L≤4D，其中，D为微环谐振器的直径。本申请实施例的L值，适合于波导进行排布，并且节省空间。
[0042] 在一些实施例中，微环谐振器与输入波导110之间具有第一耦合间距，微环控制器与对应的阵列波导光栅之间具有第二耦合间距，第一耦合间距与第二耦合间距相等，且第一耦合间距与第二耦合间距使得微环谐振器处于临界耦合状态。通过设置合理的耦合间距，使得微环谐振器处于临界耦合状态，可以使进入微环谐振器的能量适中，不会导致接收到的能量过小，又有足够的能量进入微环谐振器产生谐振。
[0043] 实施例
[0044] 波分复用器100包括4个微环谐振器、4个阵列波导光栅，4个微环谐振器分别为第一微环谐振器121、第二微环谐振器122、第三微环谐振器123、第四微环谐振器124，4个阵列波导光栅分别为第一阵列波导光栅131、第二阵列波导光栅132、第三阵列波导光栅133、第四阵列波导光栅134。下面对各个微环谐振器、阵列波导光栅进行一一介绍。
[0045] 第二微环谐振器122：中心波长1550nm，自由光谱范围100GHz。其作用是：针对宽谱光源，经过第二微环谐振器122将其调制为100GHz间隔的谐振光谱，并利用加载在第二微环谐振器上的加热电极对第二微环谐振器的中心波长和Q值进行调制，将中心波长控制在1550nm，其Q值控制在合适位置。或者，针对自由光谱范围25GHz，中心波长1550nm的频梳光谱，经过微环将其中间隔100GHz的成分滤出，并由下载波导输出。利用加载在第二微环谐振器上的加热电对中心波长和Q值进行调制，只有当调制中心波长和频梳光谱中心波长相对应，且调制Q值小于频梳光谱Q值时，下载波导输出光谱为1550nm，自由光谱范围100GHz，Q值与光源相同的谐振光谱(如图4所示)。
[0046] 第一微环谐振器121、第三微环谐振器123、第四微环谐振器124与第一微环谐振器具有完全相同的结构，第一微环谐振器121、第二微环谐振器122、第三微环谐振器123、第四微环谐振器124上的加热电极具有独立的控制端口。
[0047] 对第一微环谐振器121进行调制，使其中心波长为1549.8nm。对第三微环谐振器123进行调制，使其中心波长为1550.2nm。对第四微环谐振器124进行调制，使其中心波长为
1550.4nm。第一微环谐振器121、第二微环谐振器122、第三微环谐振器123、第四微环谐振器
124输出的谐振光谱的中心波长相差25GHz，自由光谱范围依然保持为100GHz。针对宽谱光源，第一微环谐振器121、第二微环谐振器122、第三微环谐振器123、第四微环谐振器124将其转换为4路具有相同自由光谱范围，中心波长相差25GHz交错的谐振光谱。
[0048] 第二阵列波导光栅132：中心波长1550nm，通道间隔100GHz，通道数16，其结构为常规设计结构。第二阵列波导光栅132的作用是：将第二微环谐振器122输出的谐振光谱经过相同中心波长和自由光谱范围的第二阵列波导光栅132，输出16路波长间隔为100GHz窄带光谱(如图5所示)。
[0049] 第一阵列波导光栅131、第三阵列波导光栅133、第四阵列波导光栅134与第二阵列波导光栅132具有大致相同的结构，但中心波长分别为1549.8nm，1550.2nm，1550.4nm。第一阵列波导光栅131、第二阵列波导光栅132、第三阵列波导光栅133、第四阵列波导光栅134具有相同的信道间隔和通道数，就构成了一个4*16的波分复用器100。第一微环谐振器121、第二微环谐振器122、第三微环谐振器123、第四微环谐振器124输出的四路谐振光谱信号经过各自对应的阵列波导光栅后，由于四路信号的微环谐振器和阵列波导光栅都具有相同的自由光谱范围以及中心波长，就得到了64路波长间隔为25GHz的经过Q值调制的超窄带光谱(如图6所示)。由四个微环谐振器和4个阵列波导光栅就构成了一个密集波分复用器100。
[0050] 随着信道间隔的增大，AWG版图所占面积会大大增加，导致工艺难度上升，插损下降，串扰快速增加，所以以常规方法制备低于25GHz通道间隔的AWG比较困难。如上所述，本申请实施例放弃了对单一阵列波导光栅进行设计改进，而是将64信道拆分成四个部分，每个部分由一个微环谐振器和16信道的阵列波导光栅构成，而每个部分的中心波长保持25GHz的微小间隔，就能将100GHz的原始通道间隔通过交错排列光谱的形式调制为25GHz，并在高调制Q值下，对进入阵列波导光栅的信号进行了一次滤波，使得整体结构的插损保持和16信道阵列波导光栅的插损一致，且经过微环谐振器的滤波作用之后的串扰与16信道的阵列波导光栅相比可以做到无明显下降。
