專利名稱：一種基于波導(dǎo)出射界面調(diào)制的波長解復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信器件，特別涉及一種利用出射面帶調(diào)制的單模波導(dǎo)實現(xiàn)波 長解復(fù)用。
背景技術(shù)：
近年來，密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)在點對點核心受到越來越多的關(guān)注，它以全新 的方式，在現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上極大地擴大了容量。在DWDM系統(tǒng)中，關(guān)鍵的元件就 是波分復(fù)用/解復(fù)用器(MUX/DEMUX)。目前，實現(xiàn)光波解復(fù)用的主要技術(shù)有陣列波導(dǎo)技 術(shù)、衍射光柵技術(shù)、干涉薄膜技術(shù)和光纖光柵技術(shù)等。其中光柵型波分解復(fù)用器具有波長選 擇特性優(yōu)良的優(yōu)點，但體積大；介質(zhì)薄膜型波分解復(fù)用器具有信道數(shù)靈活，插入損耗低等優(yōu) 點，但加工復(fù)雜；耦合器型波分解復(fù)用器具有溫度特性好，制造簡單等優(yōu)點，但插入損耗很 高；陣列光波導(dǎo)型波分解復(fù)用器具有尺寸小，易于批量生產(chǎn)，但需要溫度補償，使用麻煩。所 以設(shè)計體積小、加工簡單、使用便捷且便于光路集成的光波解復(fù)用器是實現(xiàn)未來全光集成 的關(guān)鍵技術(shù)之一。光波導(dǎo)是實現(xiàn)光互連和光器件集成的重要器件，我們提出在光波導(dǎo)的出射界面附 加調(diào)制，實現(xiàn)波長解復(fù)用功能，從而實現(xiàn)光波導(dǎo)和波長解復(fù)用器的集成。該器件尺寸小、結(jié) 構(gòu)緊湊、插入損耗低，便于光路集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是，在波導(dǎo)出射界面設(shè)計適當調(diào)制實現(xiàn)波長解復(fù)用功能，將 光波導(dǎo)與波長解復(fù)用器集成在一起，不僅大大縮小了器件的尺寸、降低插入損耗，而且方便 與其他光器件進一步互連或集成。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種基于波導(dǎo)出射界面調(diào)制的波長解復(fù)用器，其特征在于尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、插入 損耗低，便于光互連及進一步光集成?！N波長解復(fù)用器，主要由兩部分集成，包括一單模波導(dǎo)和一帶有調(diào)制的出射面， 其特征在于，出射面對光波長具有調(diào)制作用，所述單模波導(dǎo)既是信號入射端，又是波長解復(fù) 器，所述波長解復(fù)器將光波導(dǎo)與波長解復(fù)用器進行集成，使得信號的輸入、輸出相耦合，降 低器件的插入損耗。輸入信號與輸出信號間的耦合通過常規(guī)介質(zhì)波導(dǎo)、金屬波導(dǎo)或光子晶體波導(dǎo)實 現(xiàn)。出射面可以將不同波長的光沿著相應(yīng)方向聚焦，使解復(fù)用后信號高效耦合輸出。出射面具有波紋表面或粗糙表面。
波紋表面為金屬波紋面或者由多種不同電介質(zhì)組合而成。金屬波紋面的波紋深度與寬度的比值由工作波長確定。多種不同電介質(zhì)組合的各層的厚度，以及由其而成的波紋表面的深度與寬度的比值由工作波長確定。構(gòu)造粗糙表面的材質(zhì)是金屬或電介質(zhì)，其粗糙度由工作波長設(shè)定。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的特點和性能做進一步詳細說明，并構(gòu)成本說明 書的一部分。


圖1為本發(fā)明波長解復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明波長解復(fù)用器單元之波導(dǎo)的三種示例。圖3為本發(fā)明波長解復(fù)用器單元之帶調(diào)制出射面的三種示例。圖4為本發(fā)明示例之基于光子晶體波導(dǎo)出射口調(diào)制的波長解復(fù)用器。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作詳細說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。圖4為發(fā)明的具體實施例，由二維光子晶體波導(dǎo)(5)和粗糙出射面(7)組成。二 維光子晶體波導(dǎo)(5)由介質(zhì)圓柱在空氣中按二維正方格周期排列而成，介質(zhì)圓柱的折射率 為3. 2，半徑為0. 18a (其中a為正方格邊長即晶格常數(shù))。粗糙出射面(7)由不同電介質(zhì)柱相間組成。上半部分大、小介質(zhì)柱的半徑分別為 0. 16a和0. 08a，折射率分別為3. 2和2. 5，大、小介質(zhì)柱之間的距離為1. 8a。下半部分大、 小介質(zhì)柱的半徑分別為0. 16a和0. 115a，折射率分別為3. 2和2. 8，大、小介質(zhì)柱之間的距 離為1. 5a0該波長解復(fù)用器可將歸一化頻率(單位為a/ λ )為0. 34 0. 40的頻率分離，歸 一化頻率為0. 37的入射光經(jīng)過該器件后將聚焦在光子晶體波導(dǎo)的軸線上，頻率大于或小 于0. 37的入射光將被分別斜向下或斜向上聚焦。如果將λ 2 = 1550nm的通信波長聚焦在波導(dǎo)軸線，則該器件的晶格常數(shù)a = 573. 5nm,構(gòu)成波導(dǎo)的介質(zhì)柱半徑為103. 23nm ；上半部大小介質(zhì)柱的半徑分別為91. 76nm 和45. 88nm,它們之間的間距為1032. 3nm ；下半部大小介質(zhì)柱的半徑分別為91. 76nm和 65. 95nm ；它們之間的間距為860. 25nm。波長為λ丨(λ丨> λ 2)的信號將偏向波導(dǎo)軸線的上 方聚焦，波長為λ3(λ3< λ2)的信號則沿相反方向聚焦。
權(quán)利要求
1.一種波長解復(fù)用器，包括一單模波導(dǎo)和一出射面，其特征在于，所述出射面對光波長 具有調(diào)制作用，所述單模波導(dǎo)既是信號入射端，又是波長解復(fù)用器，所述波長解復(fù)用器將光 波導(dǎo)與波長解復(fù)用器進行集成，使得信號的輸入、輸出相耦合，降低器件的插入損耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長解復(fù)用器，其特征在于輸入信號與輸出信號的耦合通過 常規(guī)介質(zhì)波導(dǎo)、金屬波導(dǎo)或光子晶體波導(dǎo)實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長解復(fù)用器，其特征在于所述出射面可以將不同波長的光 沿著相應(yīng)方向聚焦，使解復(fù)用后信號高效耦合輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長解復(fù)用器，其特征在于所述出射面具有波紋表面或粗糙 表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波長解復(fù)用器，其特征在于波紋表面為金屬波紋面或者由多 種不同電介質(zhì)組合而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長解復(fù)用器，其特征在于所述金屬波紋面的波紋深度與寬 度的比值由工作波長確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長解復(fù)用器，其特征在于所述多種不同電介質(zhì)組合的各層 的厚度，以及由其而成的波紋表面的深度與寬度的比值由工作波長確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波長解復(fù)用器，其特征在于構(gòu)造所述粗糙表面的材質(zhì)是金屬 或電介質(zhì)，其粗糙度由工作波長設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光通信器件——波長解復(fù)用器。這種波長解復(fù)用器包括單模波導(dǎo)(介質(zhì)波導(dǎo)、金屬波導(dǎo)或光子晶體波導(dǎo))和帶調(diào)制的出射面，其特征在于帶有調(diào)制的波導(dǎo)出射面有類似光柵的效果，可以調(diào)控不同波長的信號從波導(dǎo)出射口沿相應(yīng)方向聚焦，從而實現(xiàn)波長解復(fù)用功能。關(guān)鍵在于合理設(shè)計帶有調(diào)制的波導(dǎo)的出射面，所述出射面可以是波紋表面，也可以是由不同材料、不同尺寸以及不規(guī)則空間分布的粗糙表面。該波長解復(fù)用器能實現(xiàn)光波導(dǎo)和波長解復(fù)用器的集成，前端波導(dǎo)方便信號輸入，解復(fù)用后的信號聚焦輸出便于后續(xù)光路耦合，整體結(jié)構(gòu)緊湊且大大降低器件的插入損耗。
文檔編號G02B6/12GK102043198SQ200910044530
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者凌曉輝, 劉翠蓮, 唐志祥, 宋東謨, 文雙春, 羅海陸, 范滇元 申請人:湖南大學(xué)