[发明专利]多波带声光调谐滤波器

说明书

本发明公开了一种多波带声光调谐滤波器。该声光滤波器由声光波导和光学模式分束器构成，在声光波导部分，通过激发一个或多个声学模式形成可重构多模波导光栅，使得输入的光学模式在相位匹配的波带内发生同向或反向转换为另一种光学模式，再经由光学模式分束器将两种光学模式分离即可实现带通或带阻滤波，具有低功耗、高调谐速度、超大调谐范围等优势。并且可以通过激发多个不同频率的声波共同传播，形成合成时变波导光栅，从而实现多个共路波带的独立切换以及滤波谱型调控。

技术领域

本发明属于光通信和光互连、光传感技术等领域，适用于波分复用光通信和光互连、光谱分析、可调光源等系统中的可调谐滤波器，尤其是涉及了多波带声光调谐滤波器。

背景技术

可调谐光子滤波器是极其重要的可重构光子器件，可广泛应用于波分复用光通信和光互连、光谱分析、可调光源等。尤其是大容量波分复用光通信网络，是现今互联网、物联网的基础架构之一。可调谐光子集成滤波器是实现波分复用光网络灵活重构的关键，是实现实时动态优化网络结构和带宽分配的弹性光网络的物理基础，如何实现更大调谐范围及可调控滤波谱型等方面正面临重要挑战，具有十分重要的研究意义。

目前，热光调控是可调谐光子集成滤波器的常用实现方案，其器件结构主要包括阵列波导光栅、马赫-曾德干涉仪、微环谐振器和波导光栅。虽然近年来取得了长足的进步，但是热光调控的机理决定了其单个器件的调谐范围在合理的器件功耗和工作温度下一般仅10–20 nm。而实际的密集波分复用系统占用波段为C（1530–1565 nm）和L（1565–1625nm），稀疏波分复用系统则可占用数百纳米的波段（1270–1610 nm），其所需调谐范围是热光调谐滤波器难以企及的。此外，现有典型热光器件的调谐速度（数微秒）和功耗（数十毫瓦及以上）等关键指标也有待全面突破。

而导波声光器件为突破这一难题提供了全新的思路。从经典物理的角度来看，导波声光调控的本质是通过激发一个或多个声学模式形成可重构多模波导光栅，实现对光波模式的灵活调控，其调控机理、方式、自由度与电光、热光、磁光等调控方式截然不同，在实现多种可重构光子集成器件方面具有十分独特的优势。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了多波带声光调谐滤波器，可以实现带通或带阻滤波，具有低功耗、高调谐速度、超大调谐范围等优势。并且可以通过激发多个不同频率的声波共同传播，形成合成时变波导光栅，从而实现多个共路波带的独立切换以及滤波谱型调控。

本发明所采用的技术方案是：

一种多波带声光调谐滤波器，包括声光波导和光学模式分束器，在声光波导中输入光学模式A，同时激发声学模式，通过激发一个或多个声学模式形成可重构多模波导光栅，使得输入的光学模式A在声光相位匹配的光学波带内发生同向或反向转换，经过光学模式分束器分束后，输出带阻滤波的光学模式A和带通滤波的光学模式B。

另外一种多波带声光调谐滤波器，包括声光波导和光学模式分束器，光学模式A经过光学模式分束器输出到声光波导，激发声学模式，通过激发一个或多个声学模式形成可重构多模波导光栅，使得输入的光学模式A在声光相位匹配的光学波带内发生反向转换，输出带阻滤波的光学模式A，经过光学模式分束器输出带通滤波的光学模式B。

所述的声学模式为单一的频率或者多个不同频率，当多个不同频率的声学模式在声光波导中共同传播时，形成合成时变波导光栅，从而实现多个共路波带的独立切换以及滤波谱型调控。

所述声光波导和光学模式分束器可基于压电材料，也可基于非压电材料。

所述的光学模式A在声光相位匹配的光学波带内发生同向或反向转换，采用不同偏振模式的转换或者不同阶数模式的转换，光学模式转换的效率与声光波导中所激发的声学模式种类相关。