專利名稱：具有多模式的不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型分光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光通信領(lǐng)域中的光波導(dǎo)型分光器，更特別涉及
一種具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)?MachZehnder)結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)分光器，該分光 器具有兩輸入端、2xN的多模式(2、 4、 8、 16、 32和64)以及均勻數(shù) 值，其通過(guò)使不對(duì)稱的定向耦合器彼此接觸，在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)當(dāng)光強(qiáng) 度通過(guò)輸入端輸入并從輸出端輸出時(shí)具有較低的光強(qiáng)度和偏振依賴性。
背景技術(shù)：
隨著包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的寬帶多媒體服務(wù)數(shù)量的不斷增加，高端網(wǎng)絡(luò) 已經(jīng)變成無(wú)線電通信領(lǐng)域中最重要的，且光纖到家(FTTH)技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò) 發(fā)展來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的。
FTTH技術(shù)相關(guān)裝置包括連接網(wǎng)絡(luò)到用戶的傳送設(shè)備和傳送介質(zhì)。高 速訪問(wèn)和傳輸通常認(rèn)為是向用戶提供幾Mb/s的使用頻帶(utilization band)。用于建立FTTH的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)方法，是僅使用FTTH 內(nèi)的無(wú)源光設(shè)備將為了作為服務(wù)供應(yīng)者的中央辦公室和作為用戶的認(rèn)購(gòu) 者進(jìn)行連接來(lái)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)PON的方法，將包括多路復(fù)用的聲音、 數(shù)據(jù)或視頻服務(wù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)傳送。是一種有效分開(kāi)光強(qiáng)度的 PON體系的波導(dǎo)型分光器。
對(duì)于實(shí)現(xiàn)更容易、更穩(wěn)定、更有效的PON體系的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)， 需要具有兩個(gè)輸入端的分光器，從而監(jiān)控該體系并用于線路斷時(shí)的有效 備份。分光器，也稱為光耦合器，可分為塊型、光纖型和波導(dǎo)型分光器。 塊型分光器包括微透鏡、棱柱和干涉膜過(guò)濾器的組合，能夠提供具有較 低波長(zhǎng)依賴性的裝置，但是裝配調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)間，或發(fā)生有關(guān)可靠性、費(fèi)用 或裝置大小的問(wèn)題。光纖型分光器，通過(guò)研磨、焊接和延伸的方法形成， 能夠提供具有較低波長(zhǎng)依賴性的裝置，但是對(duì)技術(shù)要求高，生產(chǎn)率較低。 因此，光纖型分光器并不適合批量生產(chǎn)。波導(dǎo)型分光器能夠使用具有分 光器形狀的設(shè)計(jì)掩膜通過(guò)光刻法工藝在平面基底上批量地形成以獲得批 量生產(chǎn)。因此，波導(dǎo)型分光器己知是生產(chǎn)率和高密度方面有前途的技術(shù)。 然而，波導(dǎo)型分光器在工藝參數(shù)上有大的極化損耗和強(qiáng)波長(zhǎng)依賴性的缺 陷。
此外，用于PON網(wǎng)絡(luò)的波導(dǎo)型分光器應(yīng)該降低依賴于波導(dǎo)分裂數(shù)目 的光強(qiáng)度損耗和極化損耗，并且在用于光通信的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有均勻的 強(qiáng)度值。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
為了解決相關(guān)技術(shù)的上述問(wèn)題而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于 提供一種具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器，該分光 器設(shè)計(jì)用來(lái)使不對(duì)稱的馬赫-策恩德耦合器彼此接觸并補(bǔ)償強(qiáng)的波長(zhǎng)依 賴性和極化損耗。
換句話說(shuō)，通過(guò)使光耦合器的配置與光波長(zhǎng)裝置附近的特征相匹配 而在多個(gè)光耦合器的本征方式之間發(fā)生衰減波的耦合以引起光輸出耦 合。因此，耦合器的一部分輸入光強(qiáng)度可傳送到另一個(gè)耦合器。分配-耦 合導(dǎo)向型光調(diào)制器能夠通過(guò)使光學(xué)耦合器的效率可調(diào)而實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)方案
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)?結(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器，該分光器包括兩個(gè)耦合器和兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端之間的兩個(gè)連接波導(dǎo)，其中耦合器包括輸入耦合器和輸出 耦合器，每個(gè)耦合器都具有一體連接的側(cè)面。
耦合器可包括在輸入端和輸出端之間的耦合器寬度延長(zhǎng)部分G以延 長(zhǎng)連接到輸入端和輸出端上的寬度。耦合器寬度延長(zhǎng)部分G可具有范圍
為0.5 pm 1.5pm的寬度。
此外，輸入耦合器的長(zhǎng)度和輸出耦合器的長(zhǎng)度可分別在 180pm-22(Him的范圍內(nèi)和380nm 420jxm的范圍內(nèi)，或輸入耦合器的長(zhǎng) 度和輸出耦合器的長(zhǎng)度可分別在380|im~420nm范圍內(nèi)和18(Him 220|im 的范圍內(nèi)。連接波導(dǎo)之間的長(zhǎng)度差值范圍為500nm 550nm。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式 的波導(dǎo)型分光器的示意圖2是圖1的D部分的放大圖； 圖3是沿圖1的A-A線的剖視圖； 圖4是沿圖1的B-B線的剖視圖； 圖5是沿圖1的C-C線的剖視圖6和圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié) 構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器的示意圖8和圖9是依賴于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié) 構(gòu)和2x2的多模式的波導(dǎo)型分光器的輸入位置的輸出損耗和極化損耗的 曲線圖10是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和 2x16的多模式的波導(dǎo)型分光器的示意圖11是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和 2x32的多模式的波導(dǎo)型分光器的示意圖；圖12是依賴于輸入到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德 爾結(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器的第一輸入波導(dǎo)的光源波長(zhǎng)的輸出損耗
曲線圖B是依賴于輸入到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德 爾結(jié)構(gòu)和多模式波導(dǎo)型分光器的第二輸入波導(dǎo)的光源波長(zhǎng)的輸出損耗曲 線圖14是依賴于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu) 和2x32的多模式波導(dǎo)型分光器的輸入位置的輸出損耗和極化損耗的曲 線圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模 式的波導(dǎo)型分光器進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式 的波導(dǎo)型分光器的示意圖；圖2是圖1的D部分的放大圖；圖3是沿圖1 的A-A線的剖視圖；圖4是沿圖1的B-B線的剖視圖；圖5是沿圖1的 C-C線的剖視圖；圖6和圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬 赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器的示意圖；圖8和圖9是依賴于 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和2x2的多模式的波導(dǎo) 型分光器的輸入位置的輸出損耗和極化損耗的曲線圖；圖IO是根據(jù)本發(fā) 明的一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和2x16的多模式的波導(dǎo)型 分光器的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有不對(duì)稱馬赫曾德 爾結(jié)構(gòu)和2x32的多模式的波導(dǎo)型分光器的示意圖；圖12是依賴于輸入 到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo) 型分光器的第一輸入波導(dǎo)的光源波長(zhǎng)的輸出損耗曲線圖；圖13是依賴于 輸入到根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式波 導(dǎo)型分光器的第二輸入波導(dǎo)的光源波長(zhǎng)的輸出損耗曲線圖；圖14是依賴于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和2x32的多模
式波導(dǎo)型分光器的輸入位置的輸出損耗和極化損耗的曲線圖。
如圖1至圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的波導(dǎo)型分光器具有 不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多種模式，具有兩個(gè)光波導(dǎo)定向耦合器的不對(duì)
稱馬赫曾德?tīng)柟鈱W(xué)干涉儀電路設(shè)置在基底上并配置成適當(dāng)調(diào)整光波導(dǎo)定 向耦合器之間的光程長(zhǎng)度差并使光波導(dǎo)定向耦合器相互連接。光波導(dǎo)定
向耦合器設(shè)置在兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端之間。因此，從輸出端以50:
50的比值獲得光學(xué)分配，并在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)降低了極化損耗和波長(zhǎng)依 賴性。
也就是說(shuō)，輸入端包括第一輸入波導(dǎo)10和第二輸入波導(dǎo)20，且輸出 端包括第一輸出波導(dǎo)15和第二輸出波導(dǎo)25。輸入耦合器40、連接波導(dǎo) 30和35和輸出耦合器45設(shè)置在輸入端和輸出端之間。
如圖2所示，輸入耦合器40和輸出耦合器45具有一體上連接的側(cè) 面。此外，還提供了用于延長(zhǎng)耦合器寬度的耦合器寬度延長(zhǎng)部分G。耦 合器的長(zhǎng)度L范圍為1801im 220^im或?yàn)?80|im~420^im。也就是說(shuō)，Ll 的范圍為180|im~22(Him，且L2的范圍為38(Him 420(im。作為替換，L2 的范圍為18(Him~220|im，且L1的范圍為380^im 420Mm。耦合器寬度延 長(zhǎng)部分G的范圍為0.5|im~1.5^im。
連接波導(dǎo)30和35具有不對(duì)稱的配置。當(dāng)?shù)谝贿B接波導(dǎo)30具有長(zhǎng)度 WL時(shí)，第二連接波導(dǎo)35具有WL+AWL的長(zhǎng)度，第二連接波導(dǎo)35要比 長(zhǎng)度WL大AWL。
如圖3至圖5所示根據(jù)本發(fā)明的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)的波導(dǎo) 型分光器，包括石英基底50、石英玻璃薄層55和芯薄層(Si02-Ge02) 10、 20、 30、 35和40。換句話說(shuō)，如圖3，剖視圖(沿著圖1的A-A線)中 所示，第一輸入波導(dǎo)10和第二輸入波導(dǎo)20彼此相隔。如圖4，剖視圖(沿 著圖1的B-B線)中所示，輸入耦合器40包括通過(guò)它們的側(cè)面彼此連接的第一輸入波導(dǎo)10和第二輸入波導(dǎo)20。如圖5，剖視圖(沿著圖1的 C-C線)中所示，第一連接波導(dǎo)30和第二連接波導(dǎo)35也彼此相隔，。
根據(jù)本發(fā)明的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型分光器設(shè)計(jì)成在 1.25|im~1.65nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有50±10%的透光率。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，第一輸入波導(dǎo)10和第二輸入波導(dǎo)20彼此 相隔127pm，且第一輸出波導(dǎo)15和第二輸出波導(dǎo)25彼此相隔250pm。
光波導(dǎo)的馬赫曾德?tīng)柟鈱W(xué)干涉儀電路包括使硅石基底透過(guò)率增加的 具有Ge02的Si02基層，該馬赫曾德?tīng)柟鈱W(xué)干涉儀電路尺寸約為 6pmx6^im，光學(xué)波導(dǎo)和基底之間的透過(guò)率差值范圍約為0.4 delta%~0.45 delta%。
此外，依賴于輸入耦合器40和輸出耦合器45的長(zhǎng)度有各種光強(qiáng)度 的比值，從而對(duì)于有效的分光需要優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于 透光率50: 50的平均分光來(lái)說(shuō)，輸入耦合器40和輸出耦合器45分別具 有194|im和400pm的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)數(shù)值。且波導(dǎo)分裂或耦合的耦合器寬度延 長(zhǎng)部分G具有1.2pm的寬度設(shè)計(jì)數(shù)值。
此外，第一連接波導(dǎo)30和第二連接波導(dǎo)35，他們長(zhǎng)度差異為AWL， 與耦合器一樣應(yīng)該具有透光率50: 50平均分光所需的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)值。根 據(jù)該實(shí)施例，長(zhǎng)度AWL為525 nm。
圖8和圖9分別通過(guò)曲線圖例示了依賴于相對(duì)2x2分光器的波長(zhǎng)的 光損耗和極化損耗。依賴于輸入端的位置，兩輸出端之間的光強(qiáng)度比例 在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)約為50: 50。此外，通過(guò)試驗(yàn)極化損耗在寬的波長(zhǎng)范 圍內(nèi)為0.15dB或更低。
圖10是示出具有2x16通道的分光器的平面圖，其包括根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施方式的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器。圖11 是示出具有2x32通道的分光器的平面圖。圖12是依賴于輸入到第一輸入波導(dǎo)10的光源波長(zhǎng)的輸出損耗的曲 線圖，且圖13是依賴于輸入到第二輸入波導(dǎo)20的光源波長(zhǎng)的輸出損耗 的曲線圖。圖14是依賴于具有2x32通道的分光器的波長(zhǎng)的輸出損耗和 極化損耗的曲線圖。輸出端的光強(qiáng)度數(shù)值依賴于輸入端的位置被平均地 分布在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)。此外，在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)，極化損耗為0.2dB或更 低。
盡管參照其實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了特別的顯示和說(shuō)明，但本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以明白，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和附加的權(quán)利要求所限定 的保護(hù)范圍下可對(duì)其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。實(shí)施方式應(yīng)該被認(rèn)為僅 僅是描述性的，并不旨在限制。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不由本發(fā)明
的詳細(xì)描述加以限定而是通過(guò)附加權(quán)利要求限定，且所有該范圍內(nèi)的差 異都應(yīng)解釋為包括在本發(fā)明之中。
工業(yè)實(shí)用性
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在帶有兩輸入端的具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)?結(jié)構(gòu)的分光器中，當(dāng)耦合器之間沒(méi)有間隙時(shí)，在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)能夠得到 對(duì)波長(zhǎng)不敏感的平均透光率和較少的極化損耗。因此，包括有效分光器 在內(nèi)的光學(xué)設(shè)備能夠加以制造，同時(shí)增加了通道的數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和多模式的波導(dǎo)型分光器，所述分光器包括兩個(gè)輸入端與兩個(gè)輸出端之間的兩個(gè)耦合器和兩個(gè)連接波導(dǎo)，其中所述耦合器包括輸入耦合器和輸出耦合器，且每個(gè)耦合器具有一個(gè)一體上連接的側(cè)面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型分光器，其特征在于，所述耦合器包括輸入端和輸出端之間的一個(gè)耦合器寬度延長(zhǎng)部分(G)以延長(zhǎng)連接到輸入端和輸出端上的寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)型分光器，其特征在于，所述耦合器寬度延長(zhǎng)部分(G)的寬度范圍為0.5nm 1.5^m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的波導(dǎo)型分光器，其特征在于，所述輸入耦合器的長(zhǎng)度和所述輸出耦合器的長(zhǎng)度分別在18(Him 220^im的范圍內(nèi)和38(Him 420nm的范圍內(nèi)，或所述輸入耦合器的長(zhǎng)度和所述輸出耦合器的長(zhǎng)度可分別在38(Him 42(Him范圍內(nèi)和180nm 22(Him的范圍hJ 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)型分光器，其特征在于，所述連接波導(dǎo)之間的長(zhǎng)度差異范圍為500nm 550nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光通信領(lǐng)域中的光波導(dǎo)型的分光器，更具體地涉及一種具有不對(duì)稱馬赫曾德?tīng)?Mach Zehnder)結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)分光器，該分光器具有兩輸入端，2×N的多模式(2、4、8、16、32和64)以及當(dāng)輸入輸入端的光強(qiáng)度在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)從輸出端輸出時(shí)通過(guò)使不對(duì)稱的定向耦合器彼此接觸而具有較低的光強(qiáng)度和偏振依賴性的均勻數(shù)值。該波導(dǎo)型分光器包括兩個(gè)耦合器和兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端之間的兩個(gè)連接波導(dǎo)，其中耦合器包括輸入耦合器和輸出耦合器，且每個(gè)耦合器具有一個(gè)一體上連接的側(cè)面。
文檔編號(hào)G02B6/10GK101657746SQ200880012301
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者文炯明, 郭昇贊, 金鎮(zhèn)峰 申請(qǐng)人:Ppi株式會(huì)社