具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

图1示意性示出了根据本公开一实施例的基于非等臂宽马赫曾德干涉仪的四通道粗波分复用器的结构示意图。

如图1所示，本公开提供了一种基于非等臂宽马赫曾德干涉仪的四通道粗波分复用器，包括：第一马赫曾德尔干涉仪1、第二马赫曾德尔干涉仪2及第三马赫曾德尔干涉仪3，第一马赫曾德尔干涉仪的两个输出端通过连接波导4分别与第二马赫曾德尔干涉仪的输入端及第三马赫曾德尔干涉仪的输入端相连构成二级滤波器级联结构。其中，如图2所示，第一马赫曾德尔干涉仪1、第二马赫曾德尔干涉仪2及第三马赫曾德尔干涉仪3均包括分光器10、相移波导20及合束器30，其中，分光器10用于将输入光束进行50：50均匀分光，得到两路光束；相移波导20用于将两路光束中不同波长的光通过相位干涉输出两路特定相位波长的光；合束器30用于将两路特定相位波长的光进行合束，并分别输出至下一级马赫曾德尔干涉仪的分光器。

根据本公开的实施例，如图3所示，分光器10及合束器30均为2×2多模干涉耦合器，2×2多模干涉耦合器包括两个输入锥形波导101、耦合区波导102及两个输出锥形波导103，两个输入锥形波导101及两个输出锥形波导(103)分别与耦合区波导(102)两端对称相连。本公开的实施例中，两个输入锥形波导101及两个输出锥形波导103分别位于耦合区波导(102)两侧边的三分之一宽处和三分之二宽处，该两个输入锥形波导101及两个输出锥形波导103的一端窄底分别与连接波导4相连，且其宽度与连接波导4的宽度相等，其一端宽底分别与耦合区波导102相连。

根据本公开的实施例，如图4所示，相移波导20包括第一相移波导210及第二相移波导220，第一相移波导210包括依次首尾连接的第一锥形波导201、第二锥形波导202、宽条形直波导204、第三锥形波导203及第四锥形波导206，第二相移波导220包括依次首尾连接的第一锥形波导201、第二锥形波导202、第三锥形波导203、窄条形直波导205及第四锥形波导206。

其中，第一锥形波导201与第四锥形波导206形状参数相同，均为类平行四边形，其窄对边的边长与窄条形直波导205宽度相等，第一锥形波导201与第四锥形波导206相对反向设置，其相对反向设置是为了增大两个相移波导的间距，避免两个相移波导距离过近发生光耦合。第二锥形波导202及第三锥形波导203形状参数相同，均为等腰梯形结构，其上对边宽度与窄条形直波导205宽度相等，其下对边宽度与宽条形直波导204宽度相等，其底边内错角角度优选60°～90°；本公开实施例中，第二锥形波导202是将窄条形直波导变成宽条形直波导的渐变区，而第三锥形波导203是宽条形直波导变成窄条形直波导的渐变区，因此将第二锥形波导202与第三锥形波导203也相对反向设置，在第二相移波导220中加入第二锥形波导202是为了抵消由第二锥形波导202与第三锥形波导203带来的相位差。宽条形直波导204的长度与窄条形直波导205的长度相等，宽条形直波导204的宽度大于窄条形直波导205的宽度。本公开实施例中，宽条形直波导204及窄条形直波导205的长度优选40μm～105μm，宽条形直波导204的宽度优选950nm～1050nm，窄条形直波导205宽度优选350nm～450nm。

本公开的实施例中，将宽条形直波导204的宽度设置较大，可以增大工艺容差，但宽度过大又会需要较长的第二锥形波导202与第三锥形波导203，反而会增大整个波导长度，导致器件损耗的增加和器件大尺寸小的增大，以及工艺容差的恶化；窄条形直波导的宽度不宜设置太大，其宽度过大会导致波导长度增加，误差积累增大，工艺容差恶化，宽度过小会使得窄波导的有效折射率对于工艺误差造成的波导宽度的变化更敏感，同样导致工艺容差的恶化。因此，本公开的实施例中，综合考虑整个器件的大小、器件损耗及工艺容差等因素，该宽条形直波导204与窄条形直波导205波导尺寸优选本公开实施例所述的尺寸。且宽条形直波导204与窄条形直波导205的宽度差引起光在该波长中传输的折射率差，而宽条形直波导204与窄条形直波导205的长度大小设计以使光在该波长中传输的干涉效果不同，最终经过宽条形直波导204与窄条形直波导205作用后输出的光波长是特定间隔下的光波长。

根据本公开的实施例，连接波导4由两个弯曲波导及一直条形波导构成，该两个弯曲波导分别与直条形波导连接构成类S形，即两个弯曲波导相对反向设置，其中，直条形波导的长度和宽度分别与弯曲波导的半径和宽度相等，该弯曲波导的宽度与输入锥形波导101及输出锥形波导103的宽度均相等。本公开的实施例中，该两个弯曲波导的弯曲半径优选30μm～80μm，宽度优选350nm～450nm，弯曲角度为90°，该范围下的弯曲博导尺寸可以避免产生多模损耗及减小光传输损耗。

根据本公开的实施例，第一马赫曾德尔干涉仪1、第二马赫曾德尔干涉仪2及第三马赫曾德尔干涉仪3由铌酸锂或硅或二氧化硅或磷化铟或砷化镓材料构成。在实际应用过程中，并不仅限于本公开实施例所示的半导体材料构成的马赫曾德尔干涉仪。

根据本公开的实施例，在第一马赫曾德尔干涉仪1，分光器10的两个输入锥形波导101分别与输入波导相连，其两个输出锥形波导103分别与第一相移波导210的第一锥形波导201及第二相移波导220的第一锥形波导201相连，第一相移波导210的第四锥形波导206及第二相移波导220的第四锥形波导206分别与合束器30的两个输入锥形波导相连，合束器30的两个输出锥形波导分别与连接波导4相连。同理，第二马赫曾德尔干涉仪2及第三马赫曾德尔干涉仪3各波导连接与第一马赫曾德尔干涉仪1相同。

下面结合一具体实施例来详细说明本公开实施例实现波长干涉调谐的原理。具体地，取宽条形直波导204宽度为1000nm，窄条形直波导205宽度为400nm，第二锥形波导202及第三锥形波导203的窄边内错角度为60°，第一马赫曾德尔干涉仪1的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为98.65μm，第二马赫曾德尔干涉仪2的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为48.39μm，第三马赫曾德尔干涉仪3的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为49.33μm。其中，将宽光谱光信号由输入波导输入至第一马赫曾德尔干涉仪1中，该宽光谱光信号波长范围为1250nm～1350nm，经过分光器10将该宽光谱光进行50：50均匀分光，得到两路宽光谱光，该两路宽光谱光分别输入第一相移波导210和第二相移波导220，由于第一相移波导210与第二相移波导220的宽度不同引起的折射率差，两路宽光谱光中不同波长的光经过第一相移波导210与第二相移波导220通过相位干涉分别输出特定相位波长的宽光谱光，该两路特定相位波长的光经过合束器30发生干涉，其中，满足干涉相长条件的波长加强，满足干涉相消条件的波长抑制，经过合束器30干涉作用后，该输入宽光谱光中1270nm与1310nm的波长光由合束器30的一输出锥形波导103输出给连接波导4，并由连接波导4输出至第二马赫曾德尔干涉仪2，该输入宽光谱光中1290nm与1330nm的波长光由合束器30的另一输出锥形波导103输出给连接波导4，并由连接波导4输出至第三马赫曾德尔干涉仪3；同理，该两路光在第二马赫曾德尔干涉仪2与第三马赫曾德尔干涉仪3中经过与第一马赫曾德尔干涉仪1相同的干涉作用后，1270nm与1310nm的波长光分别从第二马赫曾德尔干涉仪2的输出锥形波导输出，1290nm与1330nm的波长光分别从第三马赫曾德尔干涉仪3的输出锥形波导输出。由于分光器10为2×2多模干涉耦合器，其分光比在宽光谱范围内基本保持不变，使得各个输出的光信号同时具有较低的损耗与串扰。如图5所示为该具体结构下的四通道粗波分复用器的在工作状态下的仿真光谱图，如图5所示，该具体结构下的四通道粗波分复用器的损耗约为-0.5dB～1dB，串扰约为-30dB。

本公开的一些实施例中，取宽条形直波导204宽度为1000nm，窄条形直波导205宽度为400nm，第二锥形波导202及第三锥形波导203的窄边内错角度为60°，第一马赫曾德尔干涉仪1的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为129.65μm，第二马赫曾德尔干涉仪2的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为63.9μm，第三马赫曾德尔干涉仪3的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为64.83μm，该结构下相移波导20输出的波长间隔为15nm，即以1310nm的波长为中心波长的光，其中，1280nm与1310nm的波长光分别从第二马赫曾德尔干涉仪2的输出锥形波导输出，1295nm与1325nm的波长光分别从第三马赫曾德尔干涉仪3的输出锥形波导输出。取宽条形直波导204宽度为1000nm，窄条形直波导205宽度为400nm，第二锥形波导202及第三锥形波导203的窄边内错角度为60°，第一马赫曾德尔干涉仪1的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为74.85μm，第二马赫曾德尔干涉仪2的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为38.3μm，第三马赫曾德尔干涉仪3的宽条形直波导及窄条形直波导的长度均为37.43μm，其输出的波长间隔为25nm，即以1310nm的波长为中心波长的光，其中，1260nm与1310nm的波长光分别从第二马赫曾德尔干涉仪2的输出锥形波导输出，1285nm与1335nm的波长光分别从第三马赫曾德尔干涉仪3的输出锥形波导输出。

需说明的是，本公开的宽条形直波导204与窄条形直波导205长度与宽度尺寸根据实际需求设定，其并不仅限于本申请实施例中列举的尺寸。另外，上述实施例中提供的具体结构并不构成对本申请的限定，该粗波分复用器中马赫曾德干涉仪的个数、形状及尺寸可依据实际情况而进行修改。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。