[发明专利]一种耦合器型90度光学混频器

说明书

本发明涉及一种耦合型90度光学混频器。包括：两个输入波导，四个输出波导,四个3dB耦合器，所述两个输入波导是：第一输入波导1、第二输入波导2；所述四个输出波导是：第一输出波导3、第二输出波导4、第三输出波导5、第四输出波导6；所述四个3dB耦合器是：第一3dB耦合器a，第二3dB耦合器b，第三3dB耦合器c，第四3dB耦合器d；在第一3dB耦合器a与第二3dB耦合器b之间，或者在第三3dB耦合器c与第四3dB耦合器d之间设置定向耦合器7。本发明通过定向耦合器的方式实现90度相移，结构简单，工艺实现容易，并且具有很高的容差，对于相位解调的器件具有很大的吸引力，大大提高了其稳定性及可靠性。

技术领域

本发明属于光纤通信与光纤传感领域，具体涉及一种光学混频器，特别涉及一种耦合型90度光学混频器。

背景技术

90度光学混频器是相干光接收端进行相位混频以解调光信号的器件，是一个6端口的器件。本发明涉及的耦合型90度光学混频器的结构如图1所示，对于耦合器结构的90deg光混频器，在一个支路上需要有90deg附加相移，所述支路是指所输出的四个支路中非交叉的两个支路的任意一个支路。

现有的耦合器型光学混频器方案均是采用改变光程差的方式来实现90度相移，通过延长波导或改变局部折射率来实现，如图2所示。

通过延长波导或改变局部折射率的方法来实现90度相移，工艺难度较大，需要精确的设计及工艺控制，易受环境影响。

如果采用延长波导长度的方案实现90度相移，则延长波导长度需为的奇数倍，n为波导折射率，假如波导折射率为1.4，传输波长为1550nm，那么当波导长度误差为10nm时，相位误差就有3.25度。当折射率n更高时，此相位误差无疑将会更大。

而对于90度混频器的应用来说，一般的要求为相位误差在±5度以内(相位延迟线长度误差需控制在15nm以内)，同时再考虑其他因素引入的相位误差，这就要求90度相位延迟线长度控制极为精确，对工艺要求很高，所以目前的方案有在相位延迟线上增加温度控制功能，通过温度的调节，来对波导折射率进行调节，从而控制精确的90度相移，但这无疑大大增加了产品的复杂度及成本。

这种方案对于所有的光波导材料都是可行的。特别是为了提升光学波导芯片集成度而采用高折射率材料时，难以通过改变波导长度或折射率实现90度相移，这种方案具有较好的输出表现。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种耦合型90度光学混频器。

本发明的技术解决方案是：一种耦合型90度光学混频器，包括：两个输入波导，四个输出波导，四个3dB耦合器；

所述两个输入波导是：第一输入波导、第二输入波导；

所述四个输出波导是：第一输出波导、第二输出波导、第三输出波导、第四输出波导；

所述四个3dB耦合器是：第一3dB耦合器a，第二3dB耦合器b，第三3dB耦合器c，第四3dB耦合器d；

第一输入波导经过第一3dB耦合器a和第二3dB耦合器b与第一输出波导连接，第二输入波导经过第三3dB耦合器c和第四3dB耦合器d与第四输出波导连接；第一输入波导经过第一3dB耦合器a和第四3dB耦合器d与第三输出波导连接，第二输入波导经过第二3dB耦合器b和第三3dB耦合器c与第二输出波导连接；

在第一3dB耦合器a与第二3dB耦合器b之间，或者在第三3dB耦合器c与第四3dB耦合器d之间设置定向耦合器。

根据本发明实施例，所述定向耦合器将光波能量最大限度从一路耦合到另一路，定向耦合器的耦合效率接近100％。

根据本发明实施例，所述定向耦合器结构是平行波导结构。