專利名稱：短程透鏡－光柵型波分復(fù)用器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本設(shè)計屬于光纖通訊技術(shù)領(lǐng)域。
集成玻璃光波導(dǎo)波分復(fù)用器是光通訊領(lǐng)域中實現(xiàn)密集型波分復(fù)用技術(shù)的關(guān)鍵部件。它可以應(yīng)用于單模光纖通訊及密集型波分復(fù)用系統(tǒng)中，使光纖通訊系統(tǒng)具有超大容量、超小型和全光化等優(yōu)點。
迄今，已報道的幾種集成或非集成波分復(fù)用器仍存在若干缺點，或者制作困難，或者成本昂貴，或者可復(fù)用的波長數(shù)目較少。
本實用新型的目的是設(shè)計出一種短程透鏡-光柵型波分復(fù)用器組件實現(xiàn)低成本易制作，復(fù)用波長數(shù)目多等目標。
本設(shè)計短程透鏡-光柵型波分復(fù)用器組件的特征是在一片精密拋光過的光學(xué)玻璃襯底(4)上，有兩個用鋼球研磨成型的球面短程透鏡(6)和(7)的凹面，復(fù)蓋在(4)、(6)和(7)表面上的是用離子交換法形成的K+離子交換波導(dǎo)層(5)，兩個透鏡(6)和(7)中心連線中點處的平面上，有一個用離子蝕刻方法制作的透射式光波導(dǎo)衍射光柵(8)，光學(xué)玻璃波導(dǎo)襯片(4)的左端接有硅襯片(1)，在硅襯片(1)的表面，開有一個V型槽(2)，在V型槽(2)上有一根單根光纖(3)，光學(xué)玻璃波導(dǎo)襯片(4)的右端接有硅襯片(9)，在硅襯片(9)上開有若干個V型槽(10)，在V型槽(10)上有一組光纖陣列(11)。
下面配合附圖
進一步描述本實用新型的特征。
附圖是短程透鏡-光柵型波分復(fù)用器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、硅襯片2、V型槽3、單根光纖4、光學(xué)玻璃襯底5、K+離子交換波導(dǎo)層6、短程透鏡7、短程透鏡8、光波導(dǎo)衍射光柵9、硅襯片10、V型槽11、光纖陣列本設(shè)計短程透鏡-光柵型波分復(fù)用器由在K+-Na+離子交換玻璃波導(dǎo)(4)、(5)上，制備兩個短程透鏡(6)、(7)和一個深蝕刻的全息衍射光柵(8)和端面耦合的單模光纖(1)構(gòu)成。在左邊輸出端，多波長的光λ1+λ2…，通過光纖(1)耦合入波導(dǎo)，經(jīng)第一個短程透鏡(6)準直后，以中心波長的Bragg角入射到光柵(8)上，不同波長的光通過光柵(8)被衍射向不同方向，再經(jīng)第二個短程透鏡(7)聚焦在右邊端面的不同位置上，完成光波分功能。
反之，由可逆原理，由右端面不同位置輸入的各波長的光，經(jīng)相反途徑被聚焦在左端面同一點，用光纖耦合出來，完成波長復(fù)合作用。
本設(shè)計波分復(fù)用器組件的特點在于(1)復(fù)用信道數(shù)為12-40路。(2)在K7光學(xué)玻璃襯底上研制成大孔徑φ12mm的球面波導(dǎo)短程透鏡，在通光孔徑≤2mm時球差很小，焦距為15mm，其衍射半功率點寬度最小可達6.7μm，可與單模光纖芯徑相匹配，滿足波分復(fù)用器的要求。(3)深蝕刻全息光柵溝槽深度達1.6μm，使在波長范圍內(nèi)只用一個光柵衍射效率可達37％。(4)本組件為單模器件。(5)便于和光纖等集成、耦合。
本設(shè)計波分復(fù)用器組件與眾多的波分復(fù)用器相比，具有結(jié)構(gòu)堅固，不易受環(huán)境影響，波分信道多，并可多元件集成等優(yōu)點。本波分復(fù)用器實際達到的性能指標為信道數(shù)目≥12，容許波長1.1-1.5μm，信道中心波長1.3μm，容許光源線寬≤1.2mm，在633nm波長測得每個短程透鏡損耗≤1dB，光柵損耗≈4.2dB(衍射效率為37％)。由于波導(dǎo)瑞利散射損耗與光波長的平方成反比，所以在中心波長1.3μm處器件的插入損耗完全可以達到≤5dB。
本設(shè)計的一個實施例如下首先用R(曲率半徑)=10.02mm模具在K7玻璃襯底上研磨出兩個深度為2.00mm的球形凹坑(凹坑與平面的交棱必須拋圓)，然后采用全息曝光與反應(yīng)離子蝕刻相結(jié)合的方法在與兩透鏡中心距離的中點處平面上刻出周期3μm、厚度50μm的衍射光柵，最后將帶有透鏡和光柵的樣品放在360℃的KNO3溶液中保持3小時，再進行端面拋光。
權(quán)利要求1.一種短程透鏡-光柵型波分復(fù)用器組件，其特征是在一片精密拋光過的光學(xué)玻璃襯底(4)上，有兩個用鋼球研磨成型的球面短程透鏡(6)和(7)的凹面，復(fù)蓋在(4)、(6)和(7)表面上的是用離子交換法形成的K+離子交換波導(dǎo)層(5)，兩個透鏡(6)和(7)中心連線中點處的平面上，有一個用離子蝕刻方法制作的透射式光波導(dǎo)衍射光柵(8)，光學(xué)玻璃波導(dǎo)襯片(4)的左端接有硅襯片(1)，在硅襯片(1)的表面，開有一個V型槽(2)，在V型槽(2)上有一根單根光纖(3)，光學(xué)玻璃波導(dǎo)襯片(4)的右端接有硅襯片(9)，在硅襯片(9)上開有若干個V型槽(10)，在V型槽(10)上有一組光纖陣列(11)。
專利摘要一種短程透鏡－光柵型波分復(fù)用器組件,屬于光纖通訊技術(shù)領(lǐng)域。在K7玻璃襯底(4)上,有兩個球面短程透鏡(6)和(7),(4)、(6)和(7)上覆蓋K
文檔編號G02B6/28GK2323382SQ9723182
公開日1999年6月9日 申請日期1997年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月27日
發(fā)明者范俊清, 魯平, 楊文英, 馬少杰, 許承杰, 李公羽, 汪賢秀 申請人:中國科學(xué)院長春物理研究所