專(zhuān)利名稱(chēng)：基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器(Integrated Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer Based OnMicro-ring Resonator)，特 別地，這種可重構(gòu)光插分復(fù)用器由垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器(MRR， Micro-ring Resonator)構(gòu)成的濾波器單元通過(guò)二維排布來(lái)實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，通訊領(lǐng)域的 信息傳輸量迅速膨脹，光信息傳輸網(wǎng)絡(luò)為信息時(shí)代的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。光傳輸 網(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、大容量、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的出現(xiàn)迅速提升了光網(wǎng)絡(luò) 的傳輸容量。上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著光纖通信技術(shù)的迅速發(fā)展，許多學(xué)者提出了 “全光 網(wǎng)絡(luò)”的概念，即信號(hào)以光的形式穿過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，直接在光域內(nèi)進(jìn)行信號(hào)的傳輸、再生和交 換，中間不經(jīng)過(guò)任何光電轉(zhuǎn)換，以達(dá)到全光傳輸?shù)耐该餍裕瑢?shí)現(xiàn)在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)、傳送 任意格式信號(hào)的理想目標(biāo)。基于波分復(fù)用的全光通信網(wǎng)可使通信網(wǎng)具備更強(qiáng)的可管理性、 靈活性和透明性。新型光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光電子器件提出了新的要求。首先，通信運(yùn)營(yíng)商在提升光網(wǎng) 絡(luò)容量時(shí)，將更加關(guān)注光網(wǎng)絡(luò)的靈活性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，以降低運(yùn)營(yíng)成本和應(yīng)對(duì)快速變 化的市場(chǎng)環(huán)境。在器件級(jí)上，發(fā)展可調(diào)諧器件、多功能集成的光開(kāi)關(guān)器件和網(wǎng)絡(luò)性能的監(jiān)測(cè) 器件將是構(gòu)建智能光網(wǎng)絡(luò)的基石。可重構(gòu)的光插分復(fù)用器(ROADM)作為全光網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè) 備而越來(lái)越受到人們的重視。光網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)的光插分復(fù)用器(OADM)也提出了更高的要求1、光網(wǎng)絡(luò)向著靈活性和可擴(kuò)展性的方向發(fā)展，從而要求光插分復(fù)用器不僅能夠具 有波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)而且可以利用軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制以支持波長(zhǎng)預(yù)留和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的要 求。顯然，傳統(tǒng)的光插分復(fù)用器(OADM)難以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，而可重構(gòu)的光插分復(fù)用 器(ROADM)可以在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上完成光信道的上下路以及光通道之間波長(zhǎng)級(jí)別的交換，并且 通過(guò)軟件可以遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)中的ROADM子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下路波長(zhǎng)的配置和調(diào)整，使網(wǎng)絡(luò)具有 動(dòng)態(tài)重構(gòu)和自愈功能，如果采用具有波長(zhǎng)變換能力的模塊，還可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使 網(wǎng)絡(luò)具有波長(zhǎng)兼容性和業(yè)務(wù)透明性。2、光網(wǎng)絡(luò)向著高速、大容量方向發(fā)展，從而對(duì)光插分復(fù)用器傳輸容量和穩(wěn)定性的 要求也大大提高。構(gòu)成基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元如圖 1所示，由于該結(jié)構(gòu)是一個(gè)單微環(huán)結(jié)構(gòu)，其洛倫茨型的濾波特性很難滿(mǎn)足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要 求，因?yàn)楹苄〉牟ㄩL(zhǎng)漂移就很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤。而且單微環(huán)結(jié)構(gòu)的自由普范圍較 小，很難滿(mǎn)足光網(wǎng)絡(luò)的大容量要求。一般情況增加ROADM傳輸容量的方法有兩種a.對(duì)于固定的信道數(shù)可以通過(guò)增加 單個(gè)信道的容量來(lái)增加ROADM的傳輸容量；b.對(duì)于固定的信道容量可以通過(guò)增加信道數(shù)來(lái) 增加ROADM的傳輸容量。
我們主要采取第二種方法即增加信道數(shù)。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)的規(guī)定對(duì)于一 特定的系統(tǒng)，信道間隔是一定的，例如100GHZ的通信系統(tǒng)，信道間隔為0. 8nm。所以對(duì)于基 于微環(huán)諧振器的ROADM而言，要增加信道數(shù)必須增大微環(huán)的自由普范圍(FSR)。由此可見(jiàn)， 采取一定的措施擴(kuò)展微環(huán)的自由普范圍(FSR)顯得尤為重要。絕緣體上硅(SOI)技術(shù)是一項(xiàng)硅集成電路技術(shù)，在微電子行業(yè)中被廣泛采用。為 了與硅微電子兼容，硅基光子學(xué)也以SOI作為主要的研究平臺(tái)。近年來(lái)基于SOI技術(shù)的硅納 米線波導(dǎo)結(jié)構(gòu)成為硅基集成光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。硅納米線波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)緊湊，截面尺寸為 百納米量級(jí)，彎曲半徑可以小至微米量級(jí)，這極大的減小了器件的面積。隨著工藝和結(jié)構(gòu)的 改進(jìn)，納米線波導(dǎo)的傳輸損耗不斷降低，目前有損耗小于3dB/cm的納米線波導(dǎo)的報(bào)道，雖 然該值相對(duì)較大，但是基于納米線波導(dǎo)的器件面積很小，因此器件整體的傳輸損耗并不大。 基于硅納米線波導(dǎo)的微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)具有性能良好、結(jié)構(gòu)緊湊和功能配置靈活等特點(diǎn)。本發(fā)明提出的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器就是用基于硅基 納 米線波導(dǎo)的微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用 器，其集成度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、且便于與電學(xué)元件集成，能利用軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使 網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)重構(gòu)和自愈功能，利用級(jí)聯(lián)雙環(huán)的濾波器結(jié)構(gòu)展寬了濾波器的自由普范圍 (FSR)從而可以增加ROADM的信道數(shù)而且可以實(shí)現(xiàn)頂部平坦型的濾波特性，大大提高了光 插分復(fù)用器的傳輸容量，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。本發(fā)明提供了一種一種基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，該器件的 基本單元結(jié)構(gòu)包括一橫向波導(dǎo)和一豎直波導(dǎo)，形成垂直交叉波導(dǎo)；該橫向波導(dǎo)包括輸入 端和直通端；該豎直波導(dǎo)包括上載端和下載端；第一微環(huán)和第二微環(huán)，該第一微環(huán)和第二 微環(huán)級(jí)聯(lián)，形成半徑不同的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)；其中該第一微環(huán)和第二微環(huán)組成的半徑不同 的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)位于橫向波導(dǎo)的直通端和豎直波導(dǎo)的下載端形成的交疊區(qū)域。其中所述的該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)與橫向波導(dǎo)和豎直波導(dǎo)形成的垂直交叉波導(dǎo)有一 預(yù)定的耦合距離，且該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)中的第一微環(huán)和第二微環(huán)之間也有一預(yù)定的耦合距 罔。其中該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)與橫向波導(dǎo)和豎直波導(dǎo)形成的垂直交叉波導(dǎo)的預(yù)定耦合 距離為 150-450nm。其中該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)中的第一微環(huán)和第二微環(huán)之間的預(yù)定耦合距離為 150-450nm。其中該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)的諧振波長(zhǎng)為λ i，i = 1，2，…，16，且相鄰波長(zhǎng)之間有一 特定的信道間隔為0. 8nm。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，利用現(xiàn)成的與CMOS 工藝兼容的SOI技術(shù)，使得器件整體面積小，功耗低，器件的穩(wěn)定性好，信息吞吐量大，便于 與電學(xué)元件集成；利用器件的波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的特性可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使網(wǎng)絡(luò)具 有動(dòng)態(tài)可重構(gòu)和自愈功能從而降低了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。采用垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的雙微環(huán)結(jié)構(gòu)展寬了自由普范圍(FSR)從而增加了器件的信道數(shù)，信道數(shù)的增加可以 大大提高器件的信息吞吐量。利用雙微環(huán)所具有的獨(dú)特的平頂濾波特性大大提高了器件的 穩(wěn)定性。同時(shí)垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的雙微環(huán)結(jié)構(gòu)也增加了交叉節(jié)點(diǎn)到耦合區(qū)的距 離，這為我們優(yōu)化波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)、降低交叉損耗帶來(lái)很大方便。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖1為傳統(tǒng)的垂直交叉波導(dǎo)可調(diào)單微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)；圖2為垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)；圖3為基于垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器的集成化16路可重 構(gòu)光插分復(fù)用器結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明提供一種基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，包 括橫向波導(dǎo)10和豎直波導(dǎo)20，形成垂直交叉波導(dǎo)；該橫向波導(dǎo)10包括輸入端和直 通端；該豎直波導(dǎo)20包括上載端和下載端。第一微環(huán)30和第二微環(huán)40，該第一微環(huán)30和第二微環(huán)40級(jí)聯(lián)，形成半徑不同的 級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)；該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)的諧振波長(zhǎng)為Xi，i = 1,2,…，16，每個(gè)諧振波長(zhǎng)表
示一個(gè)信道。其中所述的該級(jí)聯(lián)半徑不同的雙微環(huán)結(jié)構(gòu)與橫向波導(dǎo)10和豎直波導(dǎo)20形成的垂 直交叉波導(dǎo)有一預(yù)定的耦合距離，該預(yù)定耦合距離為150-450nm ；且該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)中 的第一微環(huán)30和第二微環(huán)40之間也有一預(yù)定的耦合距離，該預(yù)定耦合距離為150-450nm ；其中該級(jí)聯(lián)的第一微環(huán)30和第二微環(huán)40位于橫向波導(dǎo)10的直通端和豎直波導(dǎo) 20的下載端的交疊區(qū)域。本發(fā)明提出的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器是基于可集成的微 環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，適合用各種不同的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，如S0I、SiN以及III-V族材料。該基于微環(huán) 諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器是利用基于微環(huán)諧振器的集成光子學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)的， 相比于其他實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用成熟的SOI技術(shù)，器件結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低，器件 穩(wěn)定性好，便于與電學(xué)元件集成；利用器件的波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的特性可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程 控制，使網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)可重構(gòu)和自愈功能從而降低了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。圖1為傳統(tǒng)的垂直交叉波導(dǎo)可調(diào)單微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)。端口 1為輸入端，端口 2為 直通端，端口 3為下載端，端口 4為上載端，并假定微環(huán)的諧振波長(zhǎng)為λ 1。在輸入端輸入包 含λ 1的多波長(zhǎng)信號(hào)光，則滿(mǎn)足諧振條件波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光在下載端口 3被下路，不滿(mǎn)足 諧振條件的其他波長(zhǎng)的信號(hào)光在直通端口 2輸出，在上載端口 4可以上載滿(mǎn)足諧振條件、攜 帶本地信號(hào)波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光。這種結(jié)構(gòu)可以從網(wǎng)絡(luò)中上下路所需的信號(hào)光完成光插分 復(fù)用的功能，而且可以利用熱光效應(yīng)調(diào)諧微環(huán)從而改變微環(huán)的諧振波長(zhǎng)，從而可以上下載 任意波長(zhǎng)的信號(hào)光，即諧振波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)。但是與下面圖2相比，其存在嚴(yán)重的不足。圖2為垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)。端口 1為輸入端，端口 2為直通端，端口 3為下載端，端口 4為上載端，并假定兩個(gè)微環(huán)的諧振波長(zhǎng)都為λ 1。 在輸入端輸入包含λ 1的多波長(zhǎng)信號(hào)光，則滿(mǎn)足諧振條件波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光在下載端口 3被下路，不滿(mǎn)足諧振條件的其他波長(zhǎng)的信號(hào)光在直通端口 2輸出，在上載端口 4可以上載 滿(mǎn)足諧振條件、攜帶本地信號(hào)波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光。這種結(jié)構(gòu)可以從網(wǎng)絡(luò)中上下路所需的 信號(hào)光完成光插分復(fù)用的功能。與圖1的結(jié)構(gòu)相比，此結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)a 具有較大的 自由普范圍(FSR)b 具有平頂?shù)臑V波特性c 交叉節(jié)點(diǎn)到耦合區(qū)的距離更長(zhǎng)。圖3為由圖2結(jié)構(gòu)單元并行級(jí)聯(lián)而成的16路可重構(gòu)光插分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖；端 口 I為輸入端，端口 τ為直通端，端口 Dl，D2-D16為下載端，端口 Al，A2-A16為上載端。 假定在輸入端輸入包含λ 1，λ 2··· λ 16的多波長(zhǎng)信號(hào)光且波長(zhǎng)λ 1，λ 2··· λ 16分別對(duì)應(yīng) 編號(hào)為1，2···16的濾波器單元的諧振波長(zhǎng)，則在下載端口 Dl，D2…D16可以分別下載波長(zhǎng) 為λ 1，λ 2··· λ 16的信號(hào)光，在上載端口 Al，Α2…Α16可以分別上載攜帶本地信息的波長(zhǎng) 為λ 1，λ 2··· λ 16的信號(hào)光。對(duì)于不滿(mǎn)足諧振條件的其他波長(zhǎng)的信號(hào)光將毫無(wú)影響的在直 通端T輸出。至此，該器件完成了 16路波長(zhǎng)信號(hào)的光插分復(fù)用。本專(zhuān)利提供的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，可以用不同的材料 制作，原理直觀，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，信息吞吐量大。所有微環(huán)都采用相同的設(shè)計(jì)和工藝流 程，各種結(jié)構(gòu)中的微環(huán)諧振器在沒(méi)有加熱調(diào)諧情況下的諧振波長(zhǎng)都是相同的，我們可以通 過(guò)熱調(diào)諧的辦法來(lái)改變微環(huán)諧振器的諧振波長(zhǎng)以滿(mǎn)足本地上下載不同波長(zhǎng)光信號(hào)的需要。至此，我們已經(jīng)參照

了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插 分復(fù)用器的原理。需要說(shuō)明的是，其中的具體實(shí)例、制作材料以及調(diào)諧機(jī)制的相關(guān)說(shuō)明僅僅 是為了闡明原理之需，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)的功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程是輸入端由攜帶多波長(zhǎng)信號(hào)的單模光纖進(jìn)行信號(hào)輸入，利用熱光效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)單元中 的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)諧振器進(jìn)行調(diào)諧，使每一個(gè)諧振器單元對(duì)應(yīng)一個(gè)諧振波長(zhǎng)，從而在上載端和 下載端可以上下載一個(gè)對(duì)應(yīng)的諧振波長(zhǎng)其中，i = 1，2，···，16)。例如若第一個(gè)諧振 器單元對(duì)應(yīng)的諧振波長(zhǎng)為λ 1，則在下載端可以下載主通道光波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光同時(shí)在 上載端可以上載攜帶本地信息的波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光。這樣就在第一個(gè)結(jié)構(gòu)單元即第一信 道完成了波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光的上下路。對(duì)于另外的15個(gè)信道也具有同樣的功能，這樣在 本地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處就可以同時(shí)上下載16個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)光，從而完成16路不通光信號(hào)的 插分復(fù)用功能。基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，該器件是網(wǎng)絡(luò)中重要的節(jié)點(diǎn)器 件，它由16個(gè)并行排列的垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成， 每個(gè)垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)單元可以通過(guò)調(diào)諧微環(huán)實(shí)現(xiàn)在 該節(jié)點(diǎn)、攜帶本地業(yè)務(wù)的特定波長(zhǎng)上路(插入)或者下路(分離)主業(yè)務(wù)流，從而在該節(jié)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)16路的可重構(gòu)光插分復(fù)用器(ROADM)的功能。上述方案中，該基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器的基本單元是由垂直交叉波導(dǎo)結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)半徑不同的可調(diào)雙微環(huán)諧振器(MRR)所構(gòu)成的濾波器單元結(jié)構(gòu)。上述方案中，所述微環(huán)諧振器是通過(guò)熱光調(diào)制的可調(diào)諧微環(huán)諧振器。上述方案中，垂直交叉波導(dǎo)級(jí)聯(lián)半徑不同的雙微環(huán)諧振器是由兩個(gè)相互垂直的波導(dǎo)和兩個(gè)級(jí)聯(lián)半徑不同的環(huán)形波導(dǎo)構(gòu)成，這兩個(gè)環(huán)形波導(dǎo)分別與兩個(gè)相互垂直的波導(dǎo)之間 有一預(yù)定的耦合距離。上述方案中，該基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器由16個(gè)并行的濾 波器單元構(gòu)成，來(lái)自單模光纖的多波長(zhǎng)信號(hào)光在輸入端輸入，分別在上載端和下載端實(shí)現(xiàn) 攜帶本地業(yè)務(wù)的特定波長(zhǎng)的光信號(hào)任意上下路而不影響其他信號(hào)光的傳輸。上述方案中，該基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器的功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程 是輸入端由攜帶多波長(zhǎng)信號(hào)的單模光纖進(jìn)行信號(hào)輸入，利用熱光效應(yīng)對(duì)濾波器單元中的 級(jí)聯(lián)雙微環(huán)諧振器進(jìn)行調(diào)諧，使每一個(gè)諧振器單元對(duì)應(yīng)一個(gè)諧振波長(zhǎng)λΗ其中，i = 1， 2，…，16)從而在上載端和下載端可以上下載一個(gè)對(duì)應(yīng)的諧振波長(zhǎng)λΗ其中，i = 1，2，…， 16)。例如若第一個(gè)諧振器單元對(duì)應(yīng)的諧振波長(zhǎng)為λ 1，則在下載端可以下載主通道光波 長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光同時(shí)在上載端可以上載攜帶本地信息的波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光。這樣就在 第一個(gè)濾波器單元即第一信道完成了波長(zhǎng)為λ 1的信號(hào)光的上下路。對(duì)于另外的15個(gè)信 道也具有同樣的功能，這樣在本地就可以同時(shí)上下載16個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)光，顯然ROADM 的信息吞吐量大大增加。當(dāng)然對(duì)于ROADM而言信道數(shù)的增加并不是隨意的，其主要取決于 諧振器單元的自由普范圍(FSR)和交叉損耗。我們采取了兩個(gè)不同半徑的微環(huán)級(jí)聯(lián)的辦 法來(lái)展寬諧振器單元的自由普范圍(FSR)。對(duì)于每一個(gè)微環(huán)而言，假設(shè)其自由普范圍分別 為Fl和F2，對(duì)于級(jí)聯(lián)雙環(huán)而言，要經(jīng)過(guò)兩次濾波，即只有同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)微環(huán)的諧振條件的 信號(hào)光才能在上載端和下載端上下載。即級(jí)聯(lián)雙環(huán)的自由普范圍FSR = NFl = MF2。其中 N和M是與Fl和F2相關(guān)的正整數(shù)。 由此可見(jiàn)級(jí)聯(lián)雙微環(huán)的自由普范圍要比單微環(huán)的自由 普范圍大的多。除此之外，與相同尺寸的微環(huán)相比，由(圖1)可見(jiàn)級(jí)聯(lián)雙微環(huán)大大增加了 交叉節(jié)點(diǎn)與波導(dǎo)和微環(huán)的耦合區(qū)的距離。這一點(diǎn)對(duì)于優(yōu)化波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)降低交叉損耗非常 重要。對(duì)于傳統(tǒng)的垂直交叉波導(dǎo)可調(diào)單微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)如(圖1)，由于微環(huán)的半徑是幾個(gè) 微米，這就導(dǎo)致了交叉節(jié)點(diǎn)到波導(dǎo)和微環(huán)的耦合區(qū)的距離很小，無(wú)論是采用文獻(xiàn)[Low Loss Intersection of SiPhotonic Wire Waveguides]中提到的橢圓形展寬模場(chǎng)優(yōu)化波導(dǎo)交叉 結(jié)構(gòu)還是米用文獻(xiàn)[Low-Loss Multimode-Interference-Based Crossings forSilicon Wire Waveguides]中提到的利用MMI結(jié)構(gòu)優(yōu)化交叉都受到很大的限制。而對(duì)于級(jí)聯(lián)雙微環(huán) 而言，交叉節(jié)點(diǎn)到耦合區(qū)的距離很大，這為我們優(yōu)化波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)提供了很大的自由度。在上述方案中，我們利用熱光效應(yīng)調(diào)諧微環(huán)的辦法能夠在ROADM的任意信道上下 載任意波長(zhǎng)的信號(hào)光，這就是所謂的波長(zhǎng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)，這為我們利用軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程 控制提供了可能。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，該器件的基本單元結(jié)構(gòu)包括一橫向波導(dǎo)和一豎直波導(dǎo)，形成垂直交叉波導(dǎo)；該橫向波導(dǎo)包括輸入端和直通端；該豎直波導(dǎo)包括上載端和下載端；第一微環(huán)和第二微環(huán)，該第一微環(huán)和第二微環(huán)級(jí)聯(lián)，形成半徑不同的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)；其中該第一微環(huán)和第二微環(huán)組成的半徑不同的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)位于橫向波導(dǎo)的直通端和豎直波導(dǎo)的下載端形成的交疊區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，其中所述的 該級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)與橫向波導(dǎo)和豎直波導(dǎo)形成的垂直交叉波導(dǎo)有一預(yù)定的耦合距離，且該 級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)中的第一微環(huán)和第二微環(huán)之間也有一預(yù)定的耦合距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，其中該級(jí)聯(lián) 雙微環(huán)結(jié)構(gòu)與橫向波導(dǎo)和豎直波導(dǎo)形成的垂直交叉波導(dǎo)的預(yù)定耦合距離為150-450nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，其中該級(jí)聯(lián) 雙微環(huán)結(jié)構(gòu)中的第一微環(huán)和第二微環(huán)之間的預(yù)定耦合距離為150-450nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，其中該級(jí)聯(lián) 雙微環(huán)結(jié)構(gòu)的諧振波長(zhǎng)為Xi，i = 1,2,…，16，且相鄰波長(zhǎng)之間有一特定的信道間隔為 0. 8nm。
全文摘要
一種基于微環(huán)諧振器的集成化可重構(gòu)光插分復(fù)用器，該器件的基本單元結(jié)構(gòu)包括一橫向波導(dǎo)和一豎直波導(dǎo)，形成垂直交叉波導(dǎo)；該橫向波導(dǎo)包括輸入端和直通端；該豎直波導(dǎo)包括上載端和下載端；第一微環(huán)和第二微環(huán)，該第一微環(huán)和第二微環(huán)級(jí)聯(lián)，形成半徑不同的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)；其中該第一微環(huán)和第二微環(huán)組成的半徑不同的級(jí)聯(lián)雙微環(huán)結(jié)構(gòu)位于橫向波導(dǎo)的直通端和豎直波導(dǎo)的下載端形成的交疊區(qū)域。
文檔編號(hào)G02B6/293GK101840028SQ201010143079
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者冀瑞強(qiáng), 劉育梁, 盧洋洋, 張磊, 楊林, 田永輝, 賈連希, 陳平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所