平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器，包括：芯片，所述芯片的一端設(shè)置有1個端口的光纖和N個端口的光纖陣列，所述芯片上設(shè)置有一個光波導(dǎo)短程透鏡和一個二元光柵，上述結(jié)構(gòu)之間通過波導(dǎo)實現(xiàn)光路連接；其中，擴束與聚焦由波導(dǎo)短程透鏡實現(xiàn)，衍射由二元光柵來實現(xiàn)。通過上述方式，本實用新型簡單合理，將二元光柵與波導(dǎo)短程透鏡用于波分復(fù)用器設(shè)計，以實現(xiàn)器件信道間隔小、損耗低、串?dāng)_小、擴展信道容易、耦合效率高的波分復(fù)用，可以形成一個簡潔的單片集成波導(dǎo)型波分復(fù)用結(jié)構(gòu)，利于降低成本與工藝難度、打破批量生產(chǎn)的制約、實現(xiàn)快速波分復(fù)用功能。
【專利說明】
平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域與集成光電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種平面單 片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器。
【背景技術(shù)】
[0002] 從二十世紀(jì)九十年代以來，波分復(fù)用成為擴容的主要方式，波分復(fù)用技術(shù)成為大 容量高速光通信的主流技術(shù)，而波分復(fù)用器作為其核心器件，需求日益迫切，且成百信道的 超密集波分復(fù)用(UDWDM)成為重點發(fā)展方向。
[0003] 目前商用化的波分復(fù)用器主要有光纖光柵型(FBG)、介質(zhì)膜干涉濾波器型（TFF)、 熔錐型(FBT)和集成光波導(dǎo)型（IOW)。其中，TFF型、FBT型結(jié)構(gòu)及原理所限明顯不適應(yīng)UDWDM 用，F(xiàn)BG型的過分溫度敏感性也使其應(yīng)用受到很大限制，而IOW型波分復(fù)用器是以光集成技 術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件，具有平面波導(dǎo)技術(shù)的所有潛在優(yōu)點，諸如適于批量生產(chǎn)、重復(fù) 性好、尺寸小，可在光掩膜過程中實現(xiàn)復(fù)雜的光路、與光纖的對準(zhǔn)容易等等，因而代表了一 種先進的WDM器件技術(shù)，但其插入損耗、信道數(shù)與信道間隔距UDWDM的要求還有很大差距。
[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于波 導(dǎo)短程透鏡與二元光柵的平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器及其實現(xiàn)方法。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器， 結(jié)構(gòu)簡單合理，將二元光柵與波導(dǎo)短程透鏡用于波分復(fù)用器設(shè)計，以實現(xiàn)器件信道間隔小、 損耗低、串?dāng)_小、擴展信道容易、耦合效率高的波分復(fù)用。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種平面單片集 成波分復(fù)用-解復(fù)用器，包括:芯片，所述芯片的一端設(shè)置有1個端口的光纖和N個端口的光 纖陣列，所述芯片上設(shè)置有一個光波導(dǎo)短程透鏡和一個二元光柵，上述結(jié)構(gòu)之間通過波導(dǎo) 實現(xiàn)光路連接。
[0007] 在本實用新型一個較佳實施例中，所述1個端口的光纖為輸入光纖，所述N個端口 的光纖陣列為輸出光纖陣列，實現(xiàn)解復(fù)用過程。
[0008] 在本實用新型一個較佳實施例中，所述1個端口的光纖為輸出光纖，所述N個端口 的光纖陣列為輸入光纖陣列，實現(xiàn)復(fù)用過程。
[0009] 本實用新型還提供了上述平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器的實現(xiàn)方法，包括：
[0010] A:解復(fù)用器，所述1個端口的光纖為輸入光纖，所述N個端口的光纖陣列為輸出光 纖陣列，解復(fù)用實現(xiàn)過程包括以下步驟：
[0011] a、擴束:光波導(dǎo)短程透鏡將由輸入光纖輸入的多波長光束進行擴束，成為寬口徑 的平行光束；
[0012] b、衍射:擴束后的平行光束被反射二元光柵衍射，不同波長的光被衍射到不同方 向；
[0013] c、聚焦:光波導(dǎo)短程透鏡將不同方向的光聚焦到輸出光纖陣列的對應(yīng)不同波長的 不同端口；
[0014] B:復(fù)用器，所述1個端口的光纖為輸出光纖，所述N個端口的光纖陣列為輸入光纖 陣列，復(fù)用實現(xiàn)過程包括以下步驟：
[0015] a、擴束:光波導(dǎo)短程透鏡將由N個輸入光纖陣列任一端口輸入的光束進行擴束，成 為沿不同方向出射的平行光束；
[0016] b、衍射:擴束后不同方向（對應(yīng)不同波長)的平行光束被反射二元光柵衍射到不同 方向；
[0017] c、聚焦:光波導(dǎo)短程透鏡將不同方向的光聚焦到同一輸出光纖。
[0018] 在本實用新型一個較佳實施例中，1個端口的光纖內(nèi)傳輸?shù)氖荖波長(波分復(fù)用） 光信號。
[0019] 在本實用新型一個較佳實施例中，入射波分復(fù)用光信號按照波長越長的光離輸入 端越近的原則出射到N個不同的輸出端。
[0020] 在本實用新型一個較佳實施例中，所述二元光柵的周期及傾角由中心波長和波長 間隔及光路確定，遵守衍射定律。
[0021] 在本實用新型一個較佳實施例中，解復(fù)用過程中的輸入光纖與復(fù)用過程中得輸出 光纖內(nèi)傳輸?shù)氖荖波長、按照波分復(fù)用原則設(shè)置的光信號。
[0022] 本實用新型的有益效果是：基于二元光柵衍射波長范圍寬、插損低、光譜分辨率 高、插損低，從而利于更大帶寬，更低插損，更多信道、更高隔離度分波實現(xiàn)，同時波導(dǎo)短程 透鏡研非常利于擴束與聚焦性能提高，將二元光柵與波導(dǎo)短程透鏡用于波分復(fù)用器設(shè)計， 以實現(xiàn)器件信道間隔小、損耗低、串?dāng)_小、擴展信道容易、耦合效率高的波分復(fù)用。
[0023] -方面具有二元光學(xué)器件衍射效率很高、分辨率高等優(yōu)勢，另一方面具有波導(dǎo)短 程透鏡可消球差和色差、孔徑角大等優(yōu)點，反射式光柵加一個短程透鏡又保證了器件的尺 寸大大縮小。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需 要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實 施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其它的附圖，其中：
[0025] 圖1是本實用新型波解復(fù)用功能實現(xiàn)過程示意圖；
[0026] 圖2是本實用新型波復(fù)用功能實現(xiàn)過程示意圖；
[0027] 圖3是本實用新型的一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4是本實用新型較佳實施例的輸出光譜分布圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的 實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤?例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于 本實用新型保護的范圍。
[0030] 參見圖1~2,從輸入光纖輸入的多波長光束，要想實現(xiàn)波分復(fù)用功能擴束、衍射、聚 焦這幾個步驟。
[0031] 擴束與聚焦由波導(dǎo)短程透鏡3來實現(xiàn):多波長的光束從輸入光纖入射經(jīng)平面波導(dǎo)5 后進入波導(dǎo)短程透鏡從而被擴束;衍射后的平行光束經(jīng)平面波導(dǎo)后再次進入波導(dǎo)短程透鏡 被聚焦，形成不同的出射光點，進入到輸出光纖陣列的不同端口；
[0032] 衍射由二元光柵4來實現(xiàn)，入射的多波長光束經(jīng)二元光柵后發(fā)生衍射，不同的光束 被衍射到不同方向，遵循衍射定律。
[0033]實現(xiàn)方法基于光柵色散原理，實現(xiàn)方案采用波導(dǎo)短程透鏡光路與二元光柵的集 成，入射的復(fù)合光經(jīng)過擴束、衍射、聚焦等步驟，將不同波長的光聚焦到不同的方向，傳輸至 相應(yīng)的輸出端口。
[0034]本實用新型在實現(xiàn)單片集成波分復(fù)用的方法中，擴束與聚焦通過口徑大、像差小 的波導(dǎo)短程透鏡實現(xiàn);衍射由衍射效率高、分辨率高的二元光柵實現(xiàn)。通過中心波長、波長 間隔和光路確定二元光柵的周期參數(shù)和傾斜角，再選取合適焦距的波導(dǎo)短程透鏡，實現(xiàn)光 波分復(fù)用功能。
[0035]圖3中，所述1個端口的光纖1為輸入光纖，所述N個端口的光纖陣列2為輸出光纖陣 列，具體實施例中采用1端口輸入、8端口輸出的波導(dǎo)短程透鏡與二元光柵集成的解復(fù)用功 能的器件，二元光柵采用閃耀二元光柵。選取參數(shù)：中心波長為的多波長光束從 輸入光纖入射到平面光波導(dǎo)中，波導(dǎo)材料為，其波導(dǎo)層等效折射率％ ，襯 底折射波導(dǎo)覆蓋層為空氣，之后進入凹坑半徑^：=!^，有效區(qū)半徑 #=編^??，焦距的短程透鏡，被展開為平行光束，之后被光柵常數(shù)忒微 米，傾斜角為ΙΙΜΡ的閃耀二元光柵衍射，不同波長的光被衍射到不同方向，最后被短程 透鏡聚焦到輸出光纖陣列的不同端口，其輸出光譜分布如圖4所示，實現(xiàn)光波解復(fù)用功能。
[0036] 本實用新型采用大口徑的波導(dǎo)短程透鏡光路和二元光柵衍射機構(gòu)，可以形成一個 簡潔的單片集成波導(dǎo)型波分復(fù)用結(jié)構(gòu)，利于降低成本與工藝難度、打破批量生產(chǎn)的制約、實 現(xiàn)快速波分復(fù)用功能。
[0037] 以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是 利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相 關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器，其特征在于，包括:芯片，所述芯片的一端設(shè) 置有1個端口的光纖和N個端口的光纖陣列，所述芯片上設(shè)置有一個光波導(dǎo)短程透鏡和一個 二元光柵，所述1個端口的光纖、光波導(dǎo)短程透鏡、二元光柵和N個端口的光纖陣列之間通過 波導(dǎo)實現(xiàn)光路連接； 解復(fù)用過程中，光路順序為：1個端口的光纖-光波導(dǎo)短程透鏡-二元光柵-光波導(dǎo)短 程透鏡-N個端口的光纖陣列； 復(fù)用過程中，光路順序為:N個端口的光纖陣列-光波導(dǎo)短程透鏡-二元光柵-光波導(dǎo) 短程透鏡-1個端口的光纖。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器，其特征在于，所述1個端口 的光纖為輸入光纖，所述N個端口的光纖陣列為輸出光纖陣列，實現(xiàn)解復(fù)用過程。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面單片集成波分復(fù)用-解復(fù)用器，其特征在于，所述1個端口 的光纖為輸出光纖，所述N個端口的光纖陣列為輸入光纖陣列，實現(xiàn)復(fù)用過程。
【文檔編號】G02B6/293GK205427236SQ201520795461
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年10月15日
【發(fā)明人】朱京平, 單永峰, 陳煒, 朱兆康, 侍鎮(zhèn)山, 崔忠
【申請人】揚州瑞威光電科技有限公司