[发明专利]点对称马赫-曾德尔干涉仪设备

说明书

本发明提供一种点对称马赫‑曾德尔干涉仪(PSMZI)设备100，包括：三个连续的路径时延段PDS)，作为两个外部PDS 102和一个中心PDS 101，每个PDS 101、102包括上波导臂103和下波导臂104。所述PSMZI设备100也包括四个非对称耦合器(AC)，每个AC 105包括上波导部106和下波导部107。每个PDS 101、102的每一侧都直接设置有一个AC 105，且所述上下波导部106、107分别耦合至所述上下波导臂103、104。此外，在所述PDS 101、102一侧的所述AC 105与所述PDS 101、102另一侧的所述AC 105点对称；设置在所述中心PDS 101一侧的所述两个AC 105和所述一个外部PDS 102一起与设置在所述中心PDS 101另一侧的所述两个AC 105和所述一个外部PDS 102点对称。

技术领域

本发明涉及一种点对称马赫-曾德尔干涉仪(Point-Symmetric Mach-Zehnder-Interferometer，PSMZI)设备、一种包括PSMZI设备的波长双工器设备以及一种PSMZI设备的制作方法。

背景技术

作为一种在电信、数据通讯、互联和传感中广泛应用的通用技术平台，硅光子学日益受到重视。硅光子学允许通过使用兼容CMOS的晶片级技术来实现低成本、优质硅衬底上的光子功能。然而，纯无源硅波导设备在插入损耗、相位噪声(导致信道串扰)和温度依存性方面的性能仍有限。这是由二氧化硅(silicon dioxide，SiO₂)包层和硅(silicon，Si)核心之间的高折射率对比度、不均匀的Si层厚度和硅的高热光效应导致的。

基于氮化硅(silicon nitride，SiN_x)的无源设备提供了优越的性能。经证实，低于0.1dB/cm的传播损耗适用于SiN_x核心厚度为640nm的波导，甚至已证实，低于0.1dB/m的传播损耗适用于核心厚度为50nm的波导。另外，SiN_x(n＝2)和SiO₂(n＝1.45)与Si(n＝3.5)和SiO₂(n＝1.45)之间略低的折射率对比度导致相位噪声较少，制作公差较大。这使得能够制作性能很高但仍很紧凑的光路，例如AWG或者环形谐振器。据报告，SiN_x波导既是一种有源硅光子芯片上的高性能无源波导层，同时也是一种“独立的”无源光芯片。

在光纤接入(Fiber-To-The-X，FTTX)设备/装备，如OLT和ONU中，已知使用波长双工器来将上下游波段与单输入光纤分离开来。ITU标准要求波长双工在宽波段上的损耗和串扰都很低，从而以低成本实现。在FTTX设备/装备中使用(硅)光子集成电路(photonicintegrated circuit，PIC)会带来低成本、小尺寸、高可靠性的优势。

为了实现，例如，PIC双工器，已知基于硅光子学使用了多模干涉仪(multimodeinterferometer，MMI)、马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder-Interferometer，PSMZI)、环等。然而，对于所有这些结构，在大批量生产中要实现ITU指定的性能和高产率仍具挑战性。而且，在宽带双工器中已经使用了多阶段式级联MZI。随着级联阶段数量的增加，滤波器通带平坦度和信道间的隔离也随之增加。但是，与此同时，光子电路的复杂度和对制作误差的敏感度也随着阶段数量的增加而增加。