一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器

本发明属于光通信领域，特别涉及一种波长可调谐滤波器。

背景技术：

1、作为沟通微波与光波的桥梁，电光调制器在光通信领域扮演着重要角色。多年以来，电光调制技术、光纤放大技术等一起推动着光通信不断迈向更高速率和更大容量。然而随着全球数据流量需求呈现持续性增长，而传统的单模光纤传输系统已逐渐逼近其传输容量的极限，即将不能满足日益增长的数据流量需求。为了应对这一问题，波分复用(wavelength division multiplexing，wdm)技术应运而生，尤其是具有可重构信道、带宽和网络拓扑的动态wdm技术是研究发展的重点，而可调谐波长滤波器则是实现动态wdm技术的关键器件之一。

2、wdm器件多采用分立器件的形式，体积大，不易集成。其关键器件滤波器实现形式分为熔融接锥全光纤、干涉膜滤光、光纤光栅、炫耀光栅和波导阵列光栅等。光纤型结构具有体积大、波长复用数量受限、成本高、不易集成等问题；而波导型滤波器可以采用cmos工艺实现大片流片制作，结构设计灵活，具有尺寸小、易于集成、性能稳定和制作成本低的优点。因此，波导型wdm器件研究越来越被重视，该器件在众多类型的高密集型的wdm器件中占有明显优势，有强大的发展潜力。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，采用混合集成的方式，实现激光器芯片和铌酸锂薄膜滤波器芯片的集成。

2、本发明采用的技术方案为：一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，包括：激光器芯片1、准直透镜2、隔离器3、分光棱镜4、聚焦透镜5、铌酸锂薄膜调制器芯片6、光纤组件7、制冷器8、热沉9、陶瓷基板10；激光器芯片1与铌酸锂薄膜调制器芯片6采用l型空间耦合方式，具体的：

3、激光器芯片1、准直透镜2以及隔离器3装配在热沉9上，热沉9放置在制冷器8上；

4、分光棱镜4聚焦透镜5、铌酸锂薄膜调制器芯片6装配在陶瓷基板10上；

5、激光器芯片1发出多波长窄波信号，经过准直透镜2进入隔离器3，然后通过分光棱镜4分别进入不同的聚焦透镜5，最后进入铌酸锂薄膜波导芯片6的输入端，铌酸锂薄膜波导芯片6的输出端接光纤组件7。

6、铌酸锂薄膜波导芯片6具体包括：通过在铌酸锂薄膜芯片上刻蚀得到的多路铌酸锂薄膜波导；每一路铌酸锂薄膜波导结构相同，包括：第一直波导、第一mmi分束器、第一y分支波导、第二直波导、第三直波导、第二mmi分束器、第三mmi分束器、四个侧壁长周期波导光栅、分布于侧壁长周期波导光栅两侧的电极；进入到每路铌酸锂薄膜波导内的信号，通过第一mmi分束器平均分成2路进入第一y分支波导的两个臂，经第一y分支波导第一条臂上的第二直波导后的信号进入第二y分支波导的两个臂，第二y分支波导的两个臂各连接一个侧壁长周期波导光栅；经第一y分支波导第二条臂上的第三直波导后的信号进入第三y分支波导的两个臂，第三y分支波导的两个臂各连接一个侧壁长周期波导光栅。

7、每个侧壁长周期波导光栅的输入端与输出端分别连接一个渐变波导。

8、本发明的有益效果：本发明通过采用混合集成封装的形式，将激光器芯片、铌酸锂薄膜芯片、透镜、分光棱镜和光纤组件等进行混合集成封装，该方案具有滤波范围宽，动态可调等优势；采用l型空间耦合方案，具有结构紧凑、体积小、稳定性好和易批量生产等优点。

技术特征：

1.一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，其特征在于，包括：激光器芯片1、准直透镜2、隔离器3、分光棱镜4、聚焦透镜5、铌酸锂薄膜调制器芯片6、光纤组件7、制冷器8、热沉9、陶瓷基板10；激光器芯片1与铌酸锂薄膜调制器芯片6采用l型空间耦合方式，具体的：

2.根据权利要求1所述的一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，其特征在于，铌酸锂薄膜波导芯片6具体包括：通过在铌酸锂薄膜芯片上刻蚀得到的多路铌酸锂薄膜波导；每一路铌酸锂薄膜波导结构相同，包括：第一直波导、第一mmi分束器、第一y分支波导、第二直波导、第三直波导、第二mmi分束器、第三mmi分束器、四个侧壁长周期波导光栅、分布于侧壁长周期波导光栅两侧的电极；进入到每路铌酸锂薄膜波导内的信号，通过第一mmi分束器平均分成2路进入第一y分支波导的两个臂，经第一y分支波导第一条臂上的第二直波导后的信号进入第二y分支波导的两个臂，第二y分支波导的两个臂各连接一个侧壁长周期波导光栅；经第一y分支波导第二条臂上的第三直波导后的信号进入第三y分支波导的两个臂，第三y分支波导的两个臂各连接一个侧壁长周期波导光栅。

3.根据权利要求2所述的一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，其特征在于，每个侧壁长周期波导光栅的输入端与输出端分别连接一个渐变波导。

4.根据权利要求3所述的一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，其特征在于，通过给侧壁长周期波导光栅两侧的电极加电，改变侧壁长周期波导光栅有效折射率。

5.根据权利要求4所述的一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，其特征在于，分布于侧壁长周期波导光栅两侧的电极为推免电极。

6.根据权利要求5所述的一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，其特征在于，侧壁长周期波导光栅的光栅周期根据进入该路铌酸锂薄膜波导的谐振中心波长确定。

技术总结
本发明公开一种基于铌酸锂薄膜侧壁光栅的电光可调谐滤波器，应用于光通信领域，针对现有WDM器件多采用分立器件的形式，体积大，不易集成的问题；本发明采用L型空间耦合封装设计的方式，实现激光器芯片和铌酸锂薄膜滤波器芯片的集成，设计推挽电极分布于侧壁光栅波导两侧，不仅提升了器件的工作动态范围，同时具有体积小、成本低、快速调谐和易集成等优势。

技术研发人员：李俊慧,陈开鑫
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13