[发明专利]一种光子晶体波分模分混合复用解复用器及方法

说明书

本发明是一种光子晶体波分模分混合复用解复用器，包括二维正方晶格光子晶体(1)、单模波导一(2)、单模波导二(3)、单模波导三(4)、单模波导四(5)、单模直角波导一(6)、单模直角波导二(7)、锥形渐变波导(8)、多模波导(9)、组合谐振腔一(10)、组合谐振腔二(11)、组合谐振腔三(12)、组合谐振腔四(13)、波长选择反射微腔一(14)、波长选择反射微腔二(15)、波长选择反射微腔三(16)、波长选择反射微腔四(17)。改变组合谐振腔、波长选择反射微腔的半径及折射率，使得光波的透过率增高。通过改变多模波导的宽度使得光波发生模式转换，单模波导和多模波导组成的结构类似于不对称平行波导，通过调节不对称平行波导间的耦合间距及长度，可使模式转换效率达到最高。

技术领域

本发明是一种光子晶体波分-模分混合复用/解复用器，采用二维正方晶格光子晶体，将波分复用和模分复用集成在一个器件上，涉及光通信与光信息处理的技术领域。

背景技术

光通信系统正在向超高速率、超大容量的方向发展。目前波分复用系统、模分复用系统以及偏振复用系统被用来提高通信容量。但是单个的复用系统对通信系统容量的提高有限，为了进一步提高通信容量提出了波分-模分混合复用，而波分—模分混合复用/解复用器为波分—模分混合复用系统中关键器件。

光子晶体具有光子带隙和光子局域的特性，在光子晶体中引入线缺陷形成波导，引入五个点缺陷优化组合的谐振腔，将组合谐振腔与线缺陷相结合实现了波分复用。同时根据相位匹配原理，通过调节多模波导的宽度实现了光波基模(TE₀)到一阶模(TE₁)的转换，使得TE₀模和TE₁模同时在多模波导中传输实现模分复用。基于光子晶体的波分-模分混合复用/解复用器体积小，易于集成。并且性能优良，透射率高，插入损耗低，信道串扰小，在高速大容量通信系统中具有重要的价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种光子晶体波分模分混合复用解复用器。通过分析组合谐振腔、波长选择反射微腔的结构参数对透射谱的影响，改变组合谐振腔、波长选择反射微腔的半径及折射率，使得光波的透过率增高。通过改变多模波导的宽度使得光波发生模式转换，单模波导和多模波导组成的结构类似于不对称平行波导，通过调节不对称平行波导间的耦合间距及长度，可使模式转换效率达到最高。

技术方案:为了适应超高速、超大容量光通信系统的发展，提出了一种新型的光子晶体波分-模分混合复用/解复用器，使其工作在光波段，具有实际的应用价值。我们采用组合谐振腔、波长选择反射微腔和线缺陷波导相结合的结构，实现1530nm和1550nm的波分复用，同时通过单模波导和多模波导组成的不对称平行波导的结构实现了1530nm和1550nm的基模到一阶模的转换，从而实现模分复用。

本发明是一种光子晶体波分模分混合复用解复用器，该光子晶体的波分模分混合复用解复用器包括二维正方晶格光子晶体、单模波导一、单模波导二、单模波导三、单模波导四、单模直角波导一、单模直角波导二、锥形渐变波导、多模波导、组合谐振腔一、组合谐振腔二、组合谐振腔三、组合谐振腔四、波长选择反射微腔一、波长选择反射微腔二、波长选择反射微腔三、波长选择反射微腔四；其中，

多模波导、锥形渐变波导、单模波导三在X-Z平面内的上部从左到有顺序连接成一个整体；组合谐振腔一、组合谐振腔二分别位于单模波导三的两旁，波长选择反射微腔一、波长选择反射微腔二也分别位于单模波导三的两旁，单模波导一位于组合谐振腔一的上方，单模波导二位于组合谐振腔二的下方；

单模直角波导二在X-Z平面内的左下部，组合谐振腔三、组合谐振腔四分别位于单模直角波导二在X轴方向的两旁，波长选择反射微腔三、波长选择反射微腔四也分别位于单模直角波导二在X轴方向的两旁，单模波导四位于组合谐振腔四的下方，单模直角波导一位于组合谐振腔三的上方。