一种基于反对称多模布拉格波导光栅的上下路滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光的上路和下路滤波集成器件，特别是涉及一种基于反对称多模 布拉格波导光栅的上下路滤波器。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路的飞速发展，晶体管特征尺寸不断减小，高速信息在电互连传递时 不可避免的遭遇了速度、带宽和功耗等方面的一系列瓶颈。基于硅光学的片上光互连为这 一技术难题的解决提供了一种可行的方案，信息的交换将在光的传输层上直接进行。
[0003] 光滤波器作为光互连的一个基础功能器件，可灵活地实现不同信号的分离、上路 和下路，是密集波分复用光网络非常重要的一个环节。目前可实现光上下路滤波功能的器 件主要有三种结构：第一种是微环谐振腔结构，它能提供较高的Q值，同时它不需要两个反 射端面，但是它存在一系列的谐振波长，光的滤波受到自由谱宽的影响，且滤波的带宽较 小;第二种是F-P腔结构，它需要两个反射端面，存在一系列的谐振波长和滤波带宽小的特 点;第三种是布拉格光栅结构，它是利用周期性的折射率微扰区，可实现不同带宽的光滤波 功能，但是由于它是两端口器件，无法同时实现带通和带阻滤波功能，光的反射谱无法通过 类似光纤环路器来提取，如果采用对称的Y分叉结构将会引入6 dB的损耗。
[0004] 因此，研制出结构简单、尺寸紧凑，功能齐全、易于集成和制作的上下路光滤波器， 是今后发展片上集成光通信技术的重要而有意义的工作。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于反对称多模布拉格波导光栅的上下路滤波器，结 构简单、尺寸紧凑，功能齐全、易于集成和制作。
[0006] 本发明一种基于反对称多模布拉格波导光栅的上下路滤波器，包括单模输入波 导、下路非对称Y分叉波导、多模波导、反对称布拉格波导光栅、上路非对称Y分叉波导、单模 输出波导、下路单模波导和上路单模输入波导，其中单模输入波导与下路非对称Y分叉波导 一分支连接，下路单模波导与下路非对称Y分叉波导的另一分支连接，下路非对称Y分叉波 导的主干与多模波导的一端连接，多模波导的另一端与上路非对称Y分叉波导的主干连接， 单模输出波导与上路非对称Y分叉波导一分支连接，上路单模输入波导与上路非对称Y分叉 波导的另一分支连接，所述的反对称布拉格波导光栅位于多模波导上，呈反对称分布。
[0007] 所述的单模输入波导、下路非对称Y分叉波导、多模波导、反对称布拉格波导光栅、 上路非对称Y分叉波导、下路单模波导、上路单模波导和单模输出波导均为条形波导。
[0008] 所述的下路非对称Y分叉波导和上路非对称Y分叉波导结构一致，非对称Y分叉波 导的两分支由两宽度不同的单模波导组成，非对称Y分叉波导的主干由一多模波导组成。
[0009] 所述的反对称布拉格波导光栅的周期满足将多模波导中的TE基模反向耦合为TE 一阶模的相位匹配条件。
[0010]该反对称布拉格波导光栅的周期性折射率微扰区在多模波导的两侧边上。
[0011] 所述的构成反对称布拉格波导光栅的周期单元形状均为矩形。
[0012] 采用本发明的技术方案，TE光从单模输入波导输入，下路非对称Y分叉波导将其转 换为多模波导的TE基模，反对称布拉格波导光栅把满足相位匹配条件波长的入射光反向耦 合为多模波导中的TE-阶模，反射光通过下路非对称Y分叉波导时被转换为下路单模波导 的TE模，从下路端输出；而不满足相位匹配条件波长的透射光，通过上路非对称Y分叉波导， 从单模输出波导输出；同样的，上路光从上路单模输入波导输入，上路非对称Y分叉波导将 其转换为多模波导的TE-阶模，反对称布拉格波导光栅把满足相位匹配条件波长的上路光 反向耦合为多模波导中的TE基模，反射光通过上路非对称Y分叉波导时被转换为单模输出 波导的TE模，从单模输出波导的输出端输出，本发明同时实现了信号上下路功能，具有结构 简单，尺寸紧凑和容差大等优点，制作工艺具有CMOS工艺兼容性，易于集成和扩展，方便低 成本制造，可应用于片上高密度集成的光互连系统。
[0013] 本发明的有益效果是： 1、结合非对称Y分叉波导和反对称布拉格波导光栅实现了上下路光滤波器功能，具有 插损小和容差大等特点。
[0014] 2、器件设计结构简单，尺寸紧凑。
[0015] 3、器件制作工艺具有CMOS工艺兼容性，使得器件易于集成和扩展，方便低成本制 造，可广泛应用于片上高密度集成的光互连通信系统。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的结构图； 图2是图1中条形波导的剖面图； 图3是图1中布拉格波导光栅的周期单元形状示意图； 图4是图1中布拉格波导光栅的俯视图； 以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]图中标识： 1、单模输入波导 2、下路非对称Y分叉波导 3、多模波导 4、反对称布拉格波导光栅 5、上路非对称Y分叉波导 6、单模输出波导 7、下路单模波导 8、上路单模输入波导。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本发明一种基于反对称多模布拉格波导光栅的上下路滤波器，包括单 模输入波导（1)、下路非对称Y分叉波导(2)、多模波导(3)、反对称布拉格波导光栅(4)、上路 非对称Y分叉波导（5)、单模输出波导(6)、下路单模波导(7)和上路单模输入波导(8)，其中 单模输入波导（1)与下路非对称Y分叉波导(2)-分支连接，下路单模波导(7)与下路非对称 Y分叉波导（2)的另一分支连接，下路非对称Y分叉波导（2)的主干与多模波导(3)的一端连 接，多模波导（3)的另一端与上路非对称Y分叉波导（5)的主干连接，单模输出波导(6)与上 路非对称Y分叉波导(5)-分支连接，上路单模输入波导(8)与上路非对称Y分叉波导（5)的 另一分支连接，所述的反对称布拉格波导光栅(4)位于多模波导(3)上，呈反对称分布;TE光 从单模输入波导（1)输入，下路非对称γ分叉波导(2)将其转换为多模波导的TE基模，反对称 布拉格波导光栅(4)把满足相位匹配条件波长的入射光反向親合为多模波导（3)中的TE- 阶模，反射光通过下路非对称Y分叉波导(2)时被转换为下路单模波导(7)的TE模，从下路端 输出；而不满足相位匹配条件波长的透射光，通过上路非对称Y分叉波导(5)，从单模输出波 导(6)输出；同样的，上路光从上路单模输入波导(8)输入，上路非对称Y分叉波导(5)将其转 换为多模波导(3)的TE-阶模，反对称布拉格波导光栅(4)把满足相位匹配条件波长的上路 光反向耦合为多模波导(3)中的TE基模，反射光通过上路非对称Y分叉波导(5)时被转换为 单模输出波导(6)的TE模，从单模输出波导(6)的输出端输出，本发明同时实现了信号上下 路功能，具有结构简单，尺寸紧凑和容差大等优点，制作工艺具有CMOS工艺兼容性