[发明专利]一种基于级联锥形耦合器的聚合物三模式复用器

说明书

本发明提出一种基于级联锥形耦合器的聚合物三模式复用器，其包括输入直波导，少模锥形波导，单模锥形波导，S形弯曲波导和输出直波导，S形弯曲波导用于波导靠近和分离，当基模分别从三个输入直波导输入沿S形弯曲波导经过单模锥形波导时，通过少模锥形波导和单模锥形波导的模式演化，分别以二阶模、基模和三阶模在少模锥形波导中传输，从而实现三模式的复用。该复用器优点是具有高模式转换效率，低额外损耗和大带宽，有望应用于板级光互连中的模分复用系统。

技术领域

本发明涉及一种模式复用器，特别涉及一种基于级联锥形耦合器的聚合物三模式复用器。

背景技术

随着板上电子系统大容量数据传输需求的不断增加，模块间大容量、高性能的信息传输成为关键挑战之一。模分复用（MDM）技术可以有效地扩展传输通道的数据容量，是实现板级大容量信息传输的有前途的方法。模式复用器/解复用器是模分复用系统中的关键组件。目前，已经提出了基不同结构的模式（解）复用器，包括非对称Y分支，多模干涉（MMI），定向耦合（DC），多模光栅和绝热模式演化等。基于级联非对称Y分支波导模式复用器是通过控制Y分支臂的尺寸大小来实现基本模式和高阶模式之间的模式转换。这些结构需要进一步改进制造工艺以最小化模式串扰和损耗。基于多模干涉的模式（解）复用器可以提供较小的占位面积，较宽的带宽和较低的损耗，但这种设计比较复杂并且其制造公差很小。根据传统的定向耦合原理，提出的基于平面定向耦合和非平面定向耦合的模式复用器分别可实现垂直方向上对称和非对称模式之间的耦合。然而，基于定向耦合或非对称定向耦合的模式复用器需要在精确的相位匹配条件下运行，因此其性能对尺寸变化敏感。锥形耦合器由于其宽松的制造公差和较宽的工作带宽成为潜在的选择。目前许多模式（解）复用器多适用于片上光通信。应用于板级光互连的模式多路复用器尚未得到广泛的研究。多模聚合物波导由于其可以直接集成到传统的PCB中并具有宽松的对准公差成为板级光学互连的一种优异的传输介质，被广泛应用于波导器件的设计与制备。最近，已提出的几种可应用于板级光互连的聚合物模式复用器实现了基模与二阶模式的模式转换与复用，但它们基于精确的尺寸设计，包括波导尺寸和波导相对位置，因而在器件制备上具有一定的复杂性和难度。基于绝热模式演化原理的模式复用器是一种受欢迎的解决方案，因为其可提供一定的制备容限。更多的模式转换和多路复用有待被研究以用于板上光互连的大容量传输。因此，应用于板级光互连的高性能聚合物模式复用器研究具有重要意义。

发明内容