[发明专利]一种光学混频器

说明书

本发明公开了一种光学混频器，涉及相干光通信领域，包括光交叉、多模弯曲波导、2个输入分束器以及2个输出分束器；2个输入分束器用于：分别对信号光和本振光进行分束后，通过多模弯曲波导传输至光交叉；光交叉用于：对2个输入分束器的输出光进行交叉传输后，分别通过多模弯曲波导传输至2个输出分束器；多模弯曲波导用于：基模光进入多模弯曲波导后产生多模干涉，在多模弯曲波导的出口处形成基模光出射；2个输出分束器用于：接收光交叉出射并经多模弯曲波导传输的光，输出基模光。本发明能够在扩大光学混频器的带宽、降低光学混频器的插损的同时，提高光学混频器的成品率。

技术领域

本发明涉及相干光通信领域，具体涉及一种光学混频器。

背景技术

光学混频器是相干光通信中一个至关重要的器件，用于相干信号的解调，光学混频器的各通道出口的相位误差必须非常小。

目前使用的光学混频器一般为以下2种：

1、基于4×4(4个输入端和4个输出端)或2×4(2个输入端和4个输出端)的多模干涉仪的光学混频器，该光学混频器使用时，由于4×4或2×4多模干涉仪自身的特性，会导致光学混频器带宽较小，插损较大。

2、基于光交叉、以及1×2及2×2分束器的光学混频器，该光学混频器的各个光学器件之间采用单模波导连接；但是单模波导的有效折射率对波导宽度变化非常敏感，而工艺误差引起实际制作波导宽度值的波动不可避免，这就最终导致基于单模波导的光学混频器的相位误差波动极大，进而使得光学混频器的成品率较低。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何在扩大光学混频器的带宽、降低光学混频器的插损的同时，提高光学混频器的成品率。

为达到以上目的，本发明提供的光学混频器，包括光交叉、2个输入分束器以及2个输出分束器；

2个输入分束器为n×2分束器，2个输入分束器用于：分别对信号光和本振光进行分束后，通过多模弯曲波导传输至光交叉；

光交叉用于：对2个输入分束器的输出光进行交叉传输后，分别通过多模弯曲波导传输至2个输出分束器；

多模弯曲波导用于：基模光进入多模弯曲波导后产生多模干涉，并在多模弯曲波导的出口处形成基模光出射；

2个输出分束器均为2×2分束器，其用于：接收光交叉出射并经多模弯曲波导传输的基模光，输出基模光。

通过上述方案可知，本发明使用2个n×2分束器实现基模光的入射，通过2个2×2分束器实现基模光的出射，2个输出分束器的4个输出端输出的基模光的相对相位差分别为0°，180°，90°和270°(相对其中一个端口)，从而实现光的混频；与现有技术中的4×4或2×4多模干涉仪相比，本发明n×2或2×2分束器会使得光学混频器带宽较大，插损较小。

与此同时，本发明的光交叉、输入分束器和输出分束器之间通过多模弯曲波导相连，其原理在于：在波导器件加工的过程中，由于局域光刻和刻蚀存在误差，必然导致波导实际尺寸与设计值不同，且即使同一个器件在不同位置做出来的实际尺寸也会有所不同，这样一来相位型器件的成品率就很难高。但是波导有效折射率的变化率会随着波导宽度的增加而变小，意味着宽度较宽的多模波导对工艺误差有着更高的容忍度，即相比于现有的基于单模波导的光学混频器，采用多模弯曲波导可以使光学混频器有较大的工艺容差，工艺精度要求低、成品率高。

在上述技术方案的基础上，所述光交叉的数量为3个：第一光交叉、第二光交叉和第三光交叉，每个光交叉包括2个输入端：第一输入端和第二输入端，还包括2个输出端：第一输出端和第二输出端；所述2个输入分束器为第一输入分束器和第二输入分束器，所述2个输出分束器为第一输出分束器和第二输出分束器；