[发明专利]分多阶实现16信道的可重构光插分复用器结构

说明书

技术领域

本发明涉及可重构光插分复用器(ROADM)技术领域，尤其涉及 一种采用两阶滤波方式实现基于硅基纳米线波导微环形谐振器的可实 现16路波长上下载的可重构光插分复用器，使用该器件结构能够保证 ROADM的完全可重构性能，同时使得整个器件的温度稳定性更好， 响应速率更快。

背景技术

光插分复用器(OADM)是光纤通信网络的节点设备，它的基本 功能是从光信道中下载通往本地的信号，同时上载本地用户发往其他 节点用户的信号进入光纤信道，而不影响其他波长信道的传输，并且 保持光域的透明性，可以处理任何格式和速率的信号。

如果选择某个或某些固定的波长信道进行分插复用，则称为非重 构OADM，也称为固定OADM(Fixed OADM)；如果可以选择性地分 插复用某些需要的波长信道，则称为可重构OADM，即ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)。

图1为常见的ROADM的工作原理示意图。作为光传送网的核心 设备，ROADM的使用，相对于非重构OADM，给网络的运营带来了 更多业务开展的便利和运营成本的降低。

首先，ROADM的使用支持波长级业务开展的需要。面对大客户 提供波长级业务(如支持SAN，即Storage Area Network存储局域网) 等，使用ROADM节点设备，只需通过网管系统进行远端配置即可， 极大地方便了这种新类型业务的开展，提高了对客户新需求的反应速 度。

其次，ROADM的使用便于进行网络规划，降低运营费用。对于 突发和难以预测的业务，ROADM通过提供节点的重构能力，使得 DWDM网络也可以方便地重构，因此对网络规划的要求就可以大大降 低，而且应对突发情况的能力也大大增强，使整个网络的效率有很大 的提升。

另外，ROADM的使用便于维护和降低维护成本。采用ROADM， 绝大多数日常维护操作(包括增开业务及进行线路调整等)可通过网 管进行，不需要人工操作，极大提高工作效率，降低维护成本。

硅基电子的发展和工艺的成熟为制作硅基波导提供了较好的工艺 和设备基础，在硅片上实现大规模的光子、电子集成器件具有非常大 的吸引力，硅基光子学始终是集成光学中的研究热点。绝缘体上硅 (Silicon-on-insulator，即SOI)具有材料制备工艺成熟、与CMOS工 艺兼容、折射率差大等优点而成为硅基光子学集成与光电子集成的主 要材料。

随着硅基波导研究的深入，特别是在SOI材料上制作硅基纳米线 波导成为现实，使得大规模硅基单片集成光波回路和大规模光电子集 成回路成为可能。硅基纳米线波导的芯层为硅，折射率为3.5，包层为 空气或二氧化硅，折射率为1或1.44，由于芯层和包层的折射率差很 高，使得条形波导的单模条件为波导的特征尺寸小于500纳米。

高的折射率差和小的波导尺寸使得弯曲波导的弯曲损耗降低，弯 曲半径为5微米时的弯曲损耗仍然很小，这使得在一个芯片上通过不 同的耦合连接方式实现多个光学功能器件的集成成为可能；而传统的 波导器件的弯曲波导的弯曲半径普遍在毫米甚至厘米量级，极大的占 用了芯片面积，一个芯片上通常只有一个光学器件。硅基纳米线波导 是未来实现大规模集成光波回路的理想平台。如此小的弯曲半径使得 基于纳米线波导的微环形谐振器结构的优势凸现出来。利用微环形谐 振器结构可以实现光开关、光调制器、光学滤波器、光插分复用器等 很多光学功能器件。由于微环的半径可以达到5微米，其器件结构非 常紧凑，可以实现密度为10⁵/cm²以上的高集成度，因此在一个芯片上 能够实现同时集成多个功能器件，提高器件的性能，减少分立器件耦 合时的耦合损耗，同时降低器件的封装成本。

硅基纳米线波导的工作原理与传统的波导原理相同，是利用全内 反射实现波导对光信号的传输。微环形谐振器的工作原理是当输入信 号波长与环的半径满足以下关系时：

mλ＝n×2πr    (1)