多模復用的案例
多模干涉解復用器和分路器數值仿真 ￥500
<p>本案例基于COMSOL軟件的射頻電磁波模塊建立了多模干涉的解復用器和分路器模型，進行了邊界模式分析，并仿真得到不同頻域下的磁場分布結果，如圖2和圖3所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/f3109e47688f4ff6b529db5bde50aaed.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 磁場數值仿真結果</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/377c8f9048334939a305d6557f5acb12.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖3 電場模數值仿真結果</strong></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
展開 【Lumerical系列】一種高效多模耦合/（解）復用的新方案
<p class="ql-align-justify">本期文章將介紹一種通過引入硅平面光波電路（PLC）作為中間體來實現高效多模耦合的新方案。其核心思想是通過利用石英光波導操縱LP模式的優勢來耦合和解復用高階模式，解復用后的模式以單模方式與硅光子芯片對接耦合，從而可直接完成進一步的數據發送/接收/路由。</p><p><br></p><p><strong>引言</strong></p><p>要實現片上高效多模耦合器，如在一個少模光纖（FMF）中同時發射六個模式信道（LP<sub>01-x/y</sub>、LP<sub>11a-x/y</sub>和LP<sub>11b-x/y</sub>），目前是一個很大的挑戰，其主要障礙在于FMF和亞微米級硅光波導之間的巨大模式失配。本期文章將介紹一種新型硅光芯片和FMF之間實現高效多模耦合的方案<sup>[1]</sup>，該方案通過引入PLC作為中間體來實現，FMF中的每個模式信道被有效地耦合/解復用為硅光波導中的相應TE0或TM0模式，所述硅光子波導可以與芯片上的任何其他光子器件連接，諸如波長濾波器、光調制器或光電探測器，以實現光發射器/接收器。提出的多模耦合概念對下一代MDM系統的發展具有很大的前景。</p><p><br></p><p><strong>工作原理</strong></p><p>該方案包括一個使用多模波導段（MWSs）的端面耦合器，一個三通道雙偏振PLC模式（解）復用器，雙電平多核雙偏振模斑轉換器（SSC）和PBS，其示意圖如圖1所示。從FMF發射的LP<sub>01-x/y</sub>、LP<sub>11a-x/y</sub>和LP<sub>11b-x/y</sub>模式經由MWSs有效地對接耦合到多模二氧化硅光波導。
展開 Lumerical系列| 一種高效多模耦合/（解）復用的新方案
圖1 多模耦合方案示意圖
基于微波系統的多模端面耦合器
由于FMF的橫截面比多模石英光波導的橫截面大得多，故引入了基于MWSs的多模端面耦合器來提高耦合效率，如圖2（b）所示。這種MWSs不僅擴展了基模的模場，而且擴展了高階模式（如LP01-x/y、LP11a-x/y和LP11b-x/y），以便與FMF更好地模式匹配。此外，基于MWSs的多模端面耦合器可以用單步蝕刻工藝制造，這比以往3D倒錐形耦合器簡單得多。
圖2 PLC芯片圖示。（a）模式多路（解）復用器示意圖；（b）基于MWSs的多模端面耦合器；（c）模式（解）復用器中的耦合器a和耦合器b；（d）模式旋轉器
圖3為FMF和PLC芯片之間的總體耦合損耗分別在使用MWSs結構和沒有MWSs結構的比較。在沒使用MWSs結構時，LP01，LP11a和LP11b模式總耦合損耗分別為1.28 dB，1.82 dB和3.16 dB。相比之下，當使用MWS結構時，其耦合損耗分別顯著降低至0.46 dB、0.51 dB和0.57 dB。
PLC模式多路（解）復用器
基于三通道PLC的偏振不敏感模式（解）復用器如圖2（a）所示。包括耦合器a、模式旋轉器和耦合器b。入射的LP01模直接通過總線波導并從端口O2輸出；入射的LP11a模由耦合器a解復用為LP01模并從端口O3輸出；入射的LP11b模在模式旋轉器被旋轉到LP11a模，最終在通過耦合器b解復用成LP01模并從端口O1輸出。在1550nm波長下，三種模式的光場傳輸圖如圖4所示。
圖4 LP01-x/y、LP11a-x/y和LP11b-x/y光場傳輸圖
由于LP11b模場的垂直反對稱性，使得LP11b模之間的耦合變得不容易，故引入了一個基于垂直不對稱性的雙電平錐度模式旋轉器，如圖5（a）所示。
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