[发明专利]一种基于反对称多模布拉格波导光栅的带通带阻滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光滤波集成器件，特别是涉及一种基于反对称多模布拉格波导光栅的带通带阻滤波器。

背景技术

随着集成电路的飞速发展，晶体管特征尺寸不断减小，高速信息在电互连传递时不可避免地遭遇了速度、带宽和功耗等方面的一系列瓶颈。基于硅光学的片上光互连为这一技术难题的解决提供了一种可行的方案，信息的交换将在光的传输层上直接进行。

光滤波器作为光互连的一个基础功能器件，可灵活地将不同信号过滤，是密集波分复用光网络非常重要的一个环节。目前光滤波功能的器件主要有两种结构：第一种是微环谐振腔结构，它能提供较高的Q值，但是它存在一系列的谐振波长，光的滤波受到自由谱宽的影响，且无法实现大滤波带宽；第二种是布拉格波导光栅结构，它是利用周期性的折射率微扰区，可实现不同带宽的光滤波功能，但是由于它是两端口器件，无法实现反射光谱的直接提取，并且反射光还会造成光源的不稳定。

因此，研制出结构简单、尺寸紧凑，功能齐全、易于集成和制作的带通带阻光滤波器，是今后发展片上集成光通信技术的重要而有意义的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于反对称多模布拉格波导光栅的带通带阻滤波器，结构简单、尺寸紧凑，功能齐全、易于集成和制作。

本发明一种基于反对称多模布拉格波导光栅的带通带阻滤波器，包括单模输入波导、输入模式转换器、多模波导、反对称布拉格波导光栅、输出模式转换器、单模输出波导、下路耦合区和下路单模波导，其中单模输入波导与输入模式转换器的一端连接，输入模式转换器的另一端与多模波导连接，输出模式转换器的一端与多模波导连接，另一端与单模输出波导连接，下路耦合区由多模波导和下路单模波导组成，下路单模波导位于多模波导的一侧，所述的反对称布拉格波导光栅位于多模波导上，呈反对称分布；TE光从单模输入波导输入，输入模式转换器将其转换为多模波导的TE基模，反对称布拉格波导光栅把满足相位匹配条件波长的入射光反向耦合为多模波导中的TE一阶模，反射光通过下路耦合区时被转换为下路单模波导的TE模，从下路单模波导的输出端输出；而不满足相位匹配条件波长的透射光，通过输出模式转换器，从单模输出波导输出。

所述的单模输入波导、输入模式转换器、多模波导、反对称布拉格波导光栅、单模输出波导和下路单模波导，为条形波导。

所述的输出模式转换器和输入模式转换器完全一致，由渐变的条形波导组成。

所述的下路耦合区的多模波导的TE一阶模和下路单模波导TE模的相位满足匹配条件，下路单模波导的长度为一个拍长。

所述的反对称布拉格波导光栅的周期满足将多模波导中的TE基模和TE一阶模相互发生耦合的相位匹配条件。

所述的反对称布拉格波导光栅的周期性折射率微扰区在多模波导的两侧边上。

所述的构成布拉格波导光栅的周期单元形状均为矩形。

采用本发明的技术方案，TE光从单模输入波导输入，输入模式转换器将其转换为多模波导的基模，多模波导的基模通过反对称布拉格波导光栅时，满足相位匹配的波长的光被反向耦合为多模波导的一次模，该反向传输的光将在下路耦合区被耦合到下路单模波导,从下路单模波导的输出端输出；而不满足相位匹配条件波长的透射光，通过输出模式转换器，从单模输出波导输出。本发明同时实现了光滤波器的带通带阻功能，具有结构简单，尺寸紧凑和容差大等优点，制作工艺具有CMOS工艺兼容性，易于集成和扩展，方便低成本制造，可应用于片上高密度集成的光互连系统。

本发明的有益效果是：

1、结合非对称定向耦合器和反对称布拉格波导光栅实现滤波器带通和带阻功能，具有插损小和容差大等特点。

2、器件设计结构简单，尺寸紧凑。

3、器件制作工艺具有CMOS工艺兼容性，使得器件易于集成和扩展，方便低成本制造，可广泛应用于片上高密度集成的光互连通信系统。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是图1中条形波导的剖面图；

图3是图1中布拉格波导光栅的周期单元形状示意图；

图4是图1中布拉格波导光栅的俯视图；

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图中标识：1、单模输入波导2、输入模式转换器

3、多模波导4、反对称布拉格波导光栅

5、输出模式转换器6、单模输出波导

7、下路耦合区8、下路单模波导。

具体实施方式