明實(shí)施例提供的混頻器的示意圖；
[0034]圖2是圖1所不的混頻器的光路不意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的混頻方法的流程圖；
[0036]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的光接收機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種混頻器100的示意圖。所述混頻器100包括第一多模干涉區(qū)域10、第二多模干涉區(qū)域20、第一光子晶體陣列30、偏振光輸入波導(dǎo)50、本振光輸入波導(dǎo)60、第一輸出波導(dǎo)陣列70、第二輸出波導(dǎo)陣列80。
[0039]所述偏振光輸入波導(dǎo)50與所述第一多模干涉區(qū)域10稱合，用于接收偏振光。所述偏振光包括相互正交的第一偏振態(tài)光和第二偏振態(tài)光。
[0040]所述本振光輸入波導(dǎo)60與所述第一多模干涉區(qū)域10耦合，用于接收與所述偏振光相對(duì)應(yīng)的本振光。
[0041]所述第一多模干涉區(qū)域10與所述第二多模干涉區(qū)域20耦合，所述第一多模干涉區(qū)域10和所述第二多模干涉區(qū)域20用于對(duì)所述偏振光和所述本振光進(jìn)行混頻。本實(shí)施方式中，所述第一多模干涉區(qū)域10與所述第二多模干涉區(qū)域20為垂直耦合。在其他實(shí)施方式中，所述第一多模干涉區(qū)域10與所述第二多模干涉區(qū)域20可呈銳角或是鈍角形式的耦八口 ο
[0042]本實(shí)施方式中，所述第一多模干涉區(qū)域10和所述第二多模干涉區(qū)域20為相互連接嵌套的一體的垂直耦合結(jié)構(gòu)。所述第一多模干涉區(qū)域10的波導(dǎo)長(zhǎng)度為205.48 μ m，所述第一多模干涉區(qū)域10的波導(dǎo)寬度為10.12 μ m。所述第二多模干涉區(qū)域20的波導(dǎo)長(zhǎng)度為205.48 μ m,所述第二多模干涉區(qū)域20的波導(dǎo)寬度為10.12 μ m。所述第一多模干涉區(qū)域10的和所述第二多模干涉區(qū)域20的邊角重合，且重合面積為10.12*10.12 μ m2。
[0043]在其他實(shí)施方式中，所述第一多模干涉區(qū)域10和所述第二多模干涉區(qū)域20為相互分離的垂直耦合結(jié)構(gòu)，兩者可通過(guò)光學(xué)透光膠粘合為一體。所述第一多模干涉區(qū)域10和所述第二多模干涉區(qū)域20的尺寸參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要而適當(dāng)調(diào)節(jié)。
[0044]所述第一光子晶體陣列30耦合于所述第一多模干涉區(qū)域10內(nèi)，所述第一光子晶體陣列30用于接收所述偏振光，并分離所述偏振光為所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光。所述第一光子晶體陣列30用于分離所述偏振光為所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光具體是指:所述第一光子晶體陣列30用于透射所述第一偏振態(tài)光，且反射所述第二偏振態(tài)光。
[0045]在僅含有所述第一光子晶體陣列30的所述混頻器100中，經(jīng)所述第二輸出波導(dǎo)陣列80輸出的信號(hào)光中，所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光未能很好的分離。為了更好地實(shí)現(xiàn)所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光的分離，在本實(shí)施方式中，所述混頻器100還包括第二光子晶體陣列40，所述第二光子晶體陣列40耦合于所述第二多模干涉區(qū)域20內(nèi)。所述第二光子晶體陣列40用于透射所述第一光子晶體陣列30反射的所述第二偏振態(tài)光，并反射所述第一光子晶體陣列30反射的第一偏振態(tài)光，所述反射的第一偏振態(tài)光為所述第一光子晶體陣列30透射所述第一偏振態(tài)光時(shí)所殘余的第一偏振態(tài)光。具體的,所述第一偏振態(tài)光為橫電模光(簡(jiǎn)稱TE模),所述第二偏振態(tài)光為橫磁模光(簡(jiǎn)稱TM模)。在其他實(shí)施方式中，所述第一偏振態(tài)光為橫磁模光(簡(jiǎn)稱TM模),所述第二偏振態(tài)光為橫電模光(簡(jiǎn)稱TE模)。
[0046]參見圖2，所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40可分離所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光，是由所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40的固有結(jié)構(gòu)決定的。所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40均是在空間上具有二維周期性孔陣列結(jié)構(gòu)。當(dāng)光束在所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40中傳輸時(shí)，所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40會(huì)形成與半導(dǎo)體相似的帶隙。而這種帶隙與光的偏振態(tài)相關(guān)，例如所述TE模和所述TM模具有不同的帶隙。因而，通過(guò)適當(dāng)選取所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40的材料，以及周期性結(jié)構(gòu)，可將所述TE模和TM模的帶隙錯(cuò)開。從而實(shí)現(xiàn)了在某一寬帶范圍內(nèi)了，所述TE模具有很大的透射效率而所述TM模由于處于帶隙中無(wú)法透射，或者是所述TM模具有較大的透射效率而所述TE模處于帶隙中無(wú)法透射。
[0047]所述第一光子晶體陣列30與所述偏振光和所述本振光的傳播方向呈30°?60°角。所述第一光子晶體陣列30用于透射所述第一偏振態(tài)光，且反射所述第二偏振態(tài)光。所述第二光子晶體陣列40與所述第一光子晶體陣列30成30°?60°角，所述第二光子晶體陣列40接收所述第一光子晶體陣列30的反射光，所述第二光子晶體陣列40用于透射所述第二偏振態(tài)光，且反射第一偏振態(tài)光。為了更好的分離所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光，所述第一光子晶體陣列30與所述偏振光和所述本振光的傳播方向呈45°角，所述第二光子晶體陣列40與所述第一光子晶體陣列30呈45°角。
[0048]本實(shí)施方式中，所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40的基體材質(zhì)為磷化銦。并采用光刻的方法制備所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40于對(duì)應(yīng)的所述第一多模干涉區(qū)域10和第二多模干涉區(qū)域20內(nèi)。在其他實(shí)施方式中，所述第一光子晶體陣列30和所述第二光子晶體陣列40的基體材質(zhì)可為磷化銦、二氧化硅，或硅中的一種或多種的組合。
[0049]所述第一輸出波導(dǎo)陣列70與所述第一多模干涉區(qū)域10 f禹合,所述第一輸出波導(dǎo)陣列70用于輸出經(jīng)分離和混頻后的光。
[0050]所述第二輸出波導(dǎo)陣列80與所述第二多模干涉區(qū)域20耦合，所述第二輸出波導(dǎo)陣列80用于輸出經(jīng)分離和混頻后的光。
[0051]所述偏振光輸入波導(dǎo)50、本振光輸入波導(dǎo)60、第一輸出波導(dǎo)陣列70和第二輸出波導(dǎo)陣列80的波導(dǎo)均為單模波導(dǎo)、或錐形變化后的單模波導(dǎo)。本實(shí)施方式中，所述偏振光輸入波導(dǎo)50、本振光輸入波導(dǎo)60、第一輸出波導(dǎo)陣列70和第二輸出波導(dǎo)陣列80的波導(dǎo)是寬度為Iym的單模波導(dǎo)。
[0052]在所述混頻器100中，所述偏振光入射到所述第一光子晶體陣列30，所述第一偏振態(tài)光透射通過(guò)所述第一光子晶體陣列30。而所述第二偏振態(tài)光則在所述第一光子晶體陣列30處發(fā)生反射，而入射到所述第二光子晶體陣列40，且透射通過(guò)所述第二光子晶體陣列40。并且在所述混頻器100中，利用所述第一多模干涉區(qū)域10和所述第二多模干涉區(qū)域20的固有正交混頻功能，所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光分別與所述本振光混頻。當(dāng)所述第一光子晶體陣列30在所述第一多模干涉區(qū)域10中的位置，相對(duì)靠近所述偏振光輸入波導(dǎo)50時(shí)，所述混頻器100相當(dāng)于先偏振分束，后進(jìn)行正交混頻處理。當(dāng)所述第一光子晶體陣列30在所述第一多模干涉區(qū)域10中的位置，相對(duì)靠近所述第一輸出波導(dǎo)陣列70時(shí)，所述混頻器100相當(dāng)于先正交混頻，后進(jìn)行偏振分束。而當(dāng)所述第一光子晶體30在所述第一多模干涉區(qū)域10中的居中位置時(shí)，所述混頻器100的正交混頻和偏振分束過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。最終，混頻后的所述第一偏振態(tài)光經(jīng)所述第一輸出波導(dǎo)陣列70輸出，混頻后的所述第二偏振態(tài)光經(jīng)所述第二輸出波導(dǎo)陣列80輸出。
[0053]參見圖3，相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種混頻方法，包括步驟如下:
[0054]S1:接收偏振光和本振光,所述偏振光包括第一偏振態(tài)光和第二偏振態(tài)光。
[0055]S2:利用多模干涉區(qū)域中的光子晶體陣列分離所述第一偏振態(tài)光和所述第二偏振態(tài)光，以及利用所述多