專利名稱：具有輸入包層模吸收結(jié)構(gòu)和/或輸入分段錐形結(jié)構(gòu)的低損耗漏斗型plc光分路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及平面光波電路(PLC)光分路器。更具體而言，本發(fā)明 涉及一種改進(jìn)的具有包層模吸收區(qū)域和/或輸出分段錐形結(jié)構(gòu)的漏斗型PLC 光分路器。
背景技術(shù)：
常規(guī)的Y分支型平面光波電路(PLC)分路器往往需要石英晶片襯底， 以使偏振相關(guān)損耗(PDL)降至最低。但是，這些類型的分路器可以表現(xiàn)出 更高的插入損耗。隨著拆分?jǐn)?shù)量的增大，Y分支型分路器需要更長(zhǎng)的波導(dǎo)尺 寸，從而導(dǎo)致更高的插入損耗。此外，與Si襯底相比，石英晶片襯底可能 更加昂貴。石英襯底還可能易碎。
本發(fā)明通過(guò)提供一種漏斗型PLC光分路器解決了這些問(wèn)題，所述光分 路器具有更低的PDL和更低的插入損耗，并且能夠有利地形成于硅襯底上。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且提供了額外的優(yōu)點(diǎn)，就一方 面而言，本發(fā)明是一種漏斗型平面光波電路(PLC)光分路器，其具有用于 傳送輸入光信號(hào)的包括芯區(qū)域和包層區(qū)域的輸入光波導(dǎo)。板狀波導(dǎo)(slab waveguide)從所述輸入光波導(dǎo)接收輸入光信號(hào)，從所述板狀波導(dǎo)延伸出多 個(gè)輸出波導(dǎo)，所述輸入光信號(hào)被拆分到所述多個(gè)輸出波導(dǎo)內(nèi)。將所述板狀 波導(dǎo)連接到所述多個(gè)輸出波導(dǎo)的區(qū)域的特征在于分段錐形結(jié)構(gòu)。
所述分段錐形結(jié)構(gòu)包括與所述多個(gè)輸出波導(dǎo)交叉的多個(gè)波導(dǎo)，其中， 所述交叉波導(dǎo)的芯寬度隨著與所述板狀波導(dǎo)的距離的增大而降低。
就本發(fā)明的另一額外的或者作為替代的方面而言，提供了一種漏斗型 平面光波電路光分路器，其具有用于傳送輸入光信號(hào)的包括芯區(qū)域和包層 區(qū)域的輸入光波導(dǎo)。板狀波導(dǎo)從所述輸入光波導(dǎo)接收輸入光信號(hào)。多個(gè)輸 出波導(dǎo)從所述板狀波導(dǎo)延伸出來(lái)，所述輸入光信號(hào)被拆分到所述多個(gè)輸出 波導(dǎo)內(nèi)。包層模吸收區(qū)域沿所述輸入光波導(dǎo)的任一側(cè)或兩側(cè)延伸。
所述包層模吸收區(qū)域可以隨著所述輸入波導(dǎo)接近所述板狀波導(dǎo)而以逐
漸遠(yuǎn)離所述輸入波導(dǎo)的方式延伸；所述包層模吸收區(qū)域可以繼續(xù)沿所述板 狀波導(dǎo)的至少一部分延伸。
在既考慮插入損耗，又考慮偏振相關(guān)損耗時(shí)，既具有包層模吸收區(qū)域 又具有分段錐形結(jié)構(gòu)的漏斗型分路器提供了 "超"低損耗分路器設(shè)計(jì)。有 利地，由于所公開(kāi)的漏斗型PLC分路器的PDL非常低，因而不需要石英襯 底，并且能夠采用硅襯底。眾所周知，硅襯底具有較低的成本，并且具有 更高的抗斷裂性。
此外，通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其他 實(shí)施例和方面將在文中詳細(xì)說(shuō)明，并且將其示為所要求保護(hù)的本發(fā)明的一 部分。


在說(shuō)明書(shū)結(jié)束時(shí)具體指出了被視為本發(fā)明的主題，并明確地要求了其 權(quán)利。通過(guò)結(jié)合附圖的下述詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征 和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，其中
圖1A是本發(fā)明的1X32光分路器的示范性實(shí)施例的頂視平面圖； 圖1B是本發(fā)明的示范性包層模吸收區(qū)域的頂視平面圖； 圖1C是本發(fā)明的示范性分段錐形結(jié)構(gòu)的頂視平面圖2A示出了本發(fā)明的包層模吸收區(qū)域的部分，其中，示出了穿過(guò)其的 截面切割；
圖2B是由圖2A中的截面切割得到的截面圖3是示出了本發(fā)明的分段錐形結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充細(xì)節(jié)的頂視平面圖4-10C示出了比較本發(fā)明的備選實(shí)施例及其不同尺寸的測(cè)試結(jié)果；
以及
圖11A和圖11B示出了本發(fā)明的1X64光分路器的示范性實(shí)施例及相 關(guān)測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
參考圖1A、 1B和1C，并且如上文的一般性討論所述，根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)方面，提供了一種具有包層模吸收區(qū)域20和/或分段錐形結(jié)構(gòu)30的改進(jìn) 的漏斗型PLC光分路器10。這些區(qū)域形成于常規(guī)漏斗型PLC分路器內(nèi)或周 圍，其中，所述常規(guī)漏斗型PCL分路器具有輸入波導(dǎo)12、板狀區(qū)域14以及 從所述板狀區(qū)域14延伸出來(lái)的輸出波導(dǎo)16。
在Takahashi等人的"Integrated-Optic 1X128 Power Splitter with Multifunnel Waveguide", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 5， No. 1， January 1993， pp 58-60中公開(kāi)了一種典型的漏斗型PLC光分路器， 在此將其全文引入以供參考。
這里公開(kāi)了一種損耗非常低的分路器，其適用于硅(Si)或玻璃襯底 上的石英波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，或者適用于Si或玻璃襯底上的聚合物波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。所公 開(kāi)的具有包層模吸收區(qū)域20的漏斗型PLC光分路器10使輸入波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中 表現(xiàn)出的光波干涉降至最低，即包層模吸收區(qū)域20改善了分路色散 (splitting dispersion)。如果將輸入光纖直接連接到PLC板狀區(qū)域14， 則可在光纖內(nèi)消除包層模。但是，如果采用不帶有包層模吸收結(jié)構(gòu)的輸入 PLC波導(dǎo)，則將增強(qiáng)分路色散。本發(fā)明將使輸入光波導(dǎo)12中的分路色散降 至最低。
具有分段錐形結(jié)構(gòu)30的漏斗型分路器采用如圖3所示的與輸出波導(dǎo)16 交叉的多個(gè)波導(dǎo)32來(lái)進(jìn)一步降低損耗。如果所述交叉波導(dǎo)采用了錐形結(jié)構(gòu) (交叉波導(dǎo)寬度朝向輸出方向降低)，那么將使進(jìn)入所述縫隙(空間)內(nèi)的 光返回到初始芯內(nèi)。由此能夠得到具有更低的損耗的結(jié)構(gòu)。
盡管根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思能夠單獨(dú)采用這些技術(shù)，但是在既考慮插入損 耗，又考慮偏振相關(guān)損耗時(shí)，既具有包層模吸收區(qū)域20又具有分段錐形結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)30的漏斗型分路器將提供"超"低損耗分路器設(shè)計(jì)。
參考圖2A-B， 一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)是從輸入波導(dǎo)芯的中心到包層模吸 收區(qū)域邊緣的距離(標(biāo)為Sgrd)。如這一例子所示，所述吸收區(qū)域平行于所 述輸入波導(dǎo)延伸，之后圍繞所述板以逐漸遠(yuǎn)離這一波導(dǎo)的方式延伸。在圖 示的截面內(nèi)，對(duì)于M-S (介質(zhì)反射率S波導(dǎo))，Sgrd可以近似為15um。對(duì) 于L-S而言，所述Sgrd可以是15 um到16um。對(duì)于H-S而言，Sgrd可以 是14um。但是，更一般而言，這一值的范圍可以為大約10um到20um。圖 2B還示出了所述襯底上的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充細(xì)節(jié)。通常，根據(jù)已知的PLC制 造技術(shù)，所有的波導(dǎo)、包層模吸收區(qū)域和分段錐形結(jié)構(gòu)形成于同一平面層 上，并且具有相同的材料。
圖4-10C示出了在跨越典型的光纖傳輸波長(zhǎng)、改變Yinst和Sgrd參數(shù) 的情況下，具有和不具有本發(fā)明的改進(jìn)的1X32分路器的各種測(cè)試結(jié)果。(本 領(lǐng)域技術(shù)人員能夠解釋這些測(cè)試結(jié)果和其上的注釋。)例如，圖8C示出了 與16. 5dB到16. 8dB的典型Y分支分路器損耗相比的15. 8dB的損耗平均值。 如果采用了理想的光輸入，那么本發(fā)明將為漏斗型分路器提供至少0.5dB 的改善。
圖IIA和圖11B分別示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的示范性的1X64分 路器及其性能數(shù)據(jù)。
可以對(duì)硅襯底、基于玻璃的襯底和/或任何其他適當(dāng)?shù)囊r底材料上的所 有波導(dǎo)和包層模吸收區(qū)域采用石英或聚合物波導(dǎo)技術(shù)。但是，有利地，由 于所述漏斗型PLC分路器的PDL非常低，因而不需要石英襯底，并且能夠 采用硅。眾所周知，硅晶片具有較低的成本，并且具有更高的抗斷裂性。
還可以將本發(fā)明的原理應(yīng)用于(可能處于硅、聚合物或玻璃襯底上的) 印刷電路板技術(shù)以及金屬襯底。
所公開(kāi)的包層模吸收區(qū)域設(shè)計(jì)不僅適用于漏斗型分路器，還適用于Y 分支型分路器、PLC-V0A、 PLC-AWG和PLC開(kāi)關(guān)裝置。
盡管文中己經(jīng)詳細(xì)示出和說(shuō)明了優(yōu)選實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言，在不背離本發(fā)明的精神的情況下顯然能夠做出各種修改、添加、 替換等，因此應(yīng)當(dāng)將這些視為落在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種漏斗型平面光波電路光分路器，包括用于傳送輸入光信號(hào)的輸入光波導(dǎo)，其包括芯區(qū)域和包層區(qū)域；用于從所述輸入光波導(dǎo)接收所述輸入光信號(hào)的板狀波導(dǎo)；從所述板狀波導(dǎo)延伸出來(lái)的多個(gè)輸出波導(dǎo)，所述輸入光信號(hào)被拆分到所述多個(gè)輸出波導(dǎo)內(nèi)，其中，將所述板狀波導(dǎo)連接到所述多個(gè)輸出波導(dǎo)的區(qū)域的特征在于分段錐形結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分路器，其中, 所述分段錐形結(jié)構(gòu)包括俞所述多個(gè)輸出波導(dǎo)交叉的多個(gè)波導(dǎo)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分路器，其中,所述交叉波導(dǎo)的芯度隨著與所述板狀波導(dǎo)的距離的增大而降低。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分路器，其中,所述輸入波導(dǎo), 板狀波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)由石英或聚合物形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的分路器，其中, 位于所述波導(dǎo)下面的襯底由硅或玻璃形成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分路器， 其中,所述交叉波導(dǎo)由石英或聚合物形成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分路器， 還包括沿所述輸入光波導(dǎo)的任一側(cè)或兩側(cè)延伸的包層模吸收區(qū)域。
8、 一種漏斗型平面光波電路光分路器，包括 用于傳送輸入光信號(hào)的輸入光波導(dǎo)，其包括芯區(qū)域和包層區(qū)域; 用于從所述輸入光波導(dǎo)接收所述輸入光信號(hào)的板狀波導(dǎo)；從所述板狀波導(dǎo)延伸出來(lái)的多個(gè)輸出波導(dǎo)，所述輸入光信號(hào)被拆分到所述多個(gè)輸出波導(dǎo)內(nèi)；以及沿所述輸入光波導(dǎo)的任一側(cè)或兩側(cè)延伸的包層模吸收區(qū)域。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分路器，其中，所述包層模吸收區(qū)域隨著所 述輸入波導(dǎo)接近所述板狀波導(dǎo)而以逐漸遠(yuǎn)離所述輸入波導(dǎo)的方式延伸。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的分路器，其中，所述包層模吸收區(qū)域繼續(xù) 沿所述板狀波導(dǎo)的至少一部分延伸。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分路器，其中，所述輸入波導(dǎo)、板狀波導(dǎo) 和輸出波導(dǎo)由石英或聚合物形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分路器，其中，位于所述波導(dǎo)之下的襯底 由硅或玻璃形成。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分路器，其中，所述包層模吸收區(qū)域由石 英或聚合物形成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分路器，其中，將所述板狀波導(dǎo)連接到所 述多個(gè)輸出波導(dǎo)的區(qū)域的特征在于分段錐形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種漏斗型平面光波電路(PLC)光分路器，其具有輸入光波導(dǎo)、從所述輸入光波導(dǎo)接收輸入光信號(hào)的板狀波導(dǎo)、以及從所述板狀區(qū)域延伸出來(lái)的輸出波導(dǎo)。將所述板狀波導(dǎo)連接到所述輸出波導(dǎo)的區(qū)域的特征在于分段錐形結(jié)構(gòu)。就本發(fā)明的另一額外的或作為替代的方面而言，包層模吸收區(qū)域沿所述輸入光波導(dǎo)的任一側(cè)或兩側(cè)延伸。在既考慮插入損耗，又考慮偏振相關(guān)損耗時(shí)，既具有包層模吸收區(qū)域又具有分段錐形結(jié)構(gòu)的漏斗型分路器提供了“超”低損耗分路器設(shè)計(jì)。有利地，由于所公開(kāi)的漏斗型PLC分路器的PDL非常低，因而不需要石英襯底，并且能夠采用硅襯底。眾所周知，硅襯底具有較低的成本，并且具有更高的抗斷裂性。
文檔編號(hào)G02B6/125GK101389991SQ200780006353
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者A·塔法鮑斯基, 石田謙三, 藤山高春 申請(qǐng)人:艾迪株式會(huì)社