專利名稱：用于無源光網(wǎng)絡(luò)的新型單纖三向復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖接入網(wǎng)領(lǐng)域，是用于無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的單纖三向復(fù)用器(Triplexer)，是一種基于平面光波導(dǎo)技術(shù)(PLC，Planar Lightwave Circuit)的單纖三向
見用器。
背景技術(shù)：
隨著光纖接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展，以及IPTV、視頻點(diǎn)播和網(wǎng)絡(luò)游戲等業(yè)務(wù)量的增加，用戶對接入帶寬的需求進(jìn)一步增加，對光纖接入網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，光纖到戶(FTTH)已經(jīng)成為光纖接入網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)方案，而無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)是FTTH的主流技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)視頻、語音、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一。在用于FTTH的PON技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)光線路終端(OLT)和終端用戶之間通信的核心器件是單纖三向復(fù)用器，研制出滿足通信帶寬要求、低成本、低損耗、結(jié)構(gòu)緊湊、能批量生產(chǎn)的單纖三向復(fù)用器是應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際需求，具有非常重要的意義。而這些實(shí)際要求也是制約FTTH技術(shù)推廣的關(guān)鍵因素之一。單纖三向復(fù)用器的主要功能，是將OLT輸出的語音信號1490nm和視頻信號1550nm,以及用戶上傳的波長1310nm信號復(fù)用進(jìn)一根光纖，用戶可以通過接收機(jī)分別接收語音信號1490nm和視頻信號1550nm，通過發(fā)送機(jī)發(fā)送1310nm。目前實(shí)際應(yīng)用的是基于分立器件技術(shù)的單纖三向復(fù)用器，有不易于封裝、耦合損耗大、成本高、尺寸巨大等缺點(diǎn)；而基于平面光波導(dǎo)技術(shù)(PLC)的單纖三向復(fù)用器，卻可以很好地克服上述缺點(diǎn)，現(xiàn)有的研究多集中于基于多模干涉(MMI)耦合器和基于陣列波導(dǎo)光柵(AWG)兩大類。其中MMI耦合器又具偏振損耗低、加工容差大等優(yōu)點(diǎn)。與本實(shí)用新型最接近的現(xiàn)有技術(shù)是采用兩個(gè)級聯(lián)的MMI耦合器組成的單纖三向復(fù)用器，參見附圖1，并采用基于弱導(dǎo)條件下額外自成像現(xiàn)象來減小器件的長度(Jong-Kyun Hong, Sang-Sun Lee,PLC_based novel triplexer with a simplestructure for optical transceiver module application, IEEE Photonics TechnologyLetters, vol. 26, No. 1，pp21_23，2008)，然而在這種結(jié)構(gòu)中，MMI耦合器的輸出臂、輸入直通臂和輸入耦合臂均為帶彎曲段的波導(dǎo)，而彎曲波導(dǎo)的長度大，加工成本高，傳輸損耗高，另外這種基于MMI耦合器的單纖三向復(fù)用器采用的是傳統(tǒng)的(矩形的)MMI耦合器，沒有打破MMI耦合器長度與寬帶的平方成正比這一關(guān)系，無法讓器件的尺寸做到足夠緊湊。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有現(xiàn)有于匪I耦合器的單纖三向復(fù)用器的加工成本高、傳輸損耗較高、結(jié)構(gòu)不緊湊的不足，本實(shí)用新型提供一種降低加工成本、傳輸損耗較低、結(jié)構(gòu)緊湊的用于無源光網(wǎng)絡(luò)的新型單纖三向復(fù)用器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用于無源光網(wǎng)絡(luò)的新型單纖三向復(fù)用器，包括輸入光信號1490nm/1550nm的輸入波導(dǎo)，發(fā)射1490nm的第一輸出波導(dǎo)、發(fā)射1550nm的第二輸出波導(dǎo)和上傳1310nm的上傳波導(dǎo)，所述新型單纖三向復(fù)用器還包括四個(gè)級聯(lián)的指數(shù)型MMI耦合器I、II、III、IV，所述輸入波導(dǎo)與所述指數(shù)型MMI耦合器I的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器I的輸出側(cè)分別與所述上傳波導(dǎo)、指數(shù)型MMI耦合器II的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器II的輸出側(cè)與指數(shù)型匪I耦合器III的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器III的輸出側(cè)分別與第一輸出波導(dǎo)、指數(shù)型匪I耦合器IV的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器IV的輸出側(cè)與第二輸出波導(dǎo)連接。作為優(yōu)選的一種方案，所述輸入波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)、第二輸出波導(dǎo)和上傳波導(dǎo)均采用掩埋型有機(jī)聚合物波導(dǎo)。再進(jìn)一步，所述各個(gè)波導(dǎo)的參數(shù)為芯層折射率r^ = 1. 51，包層折射率n。= 1. 46，波導(dǎo)厚度為4μπι;所述輸入波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)寬度為4μπι，所述指數(shù)型匪I耦合器I的輸入側(cè)寬度為15 μ m、輸出側(cè)寬度為18 μ m，所述指數(shù)型匪I耦合器II的輸入側(cè)寬度為12 μ m、輸出側(cè)寬度為9 μ m,所述指數(shù)型匪I耦合器III的輸入側(cè)寬度為21 μ m、輸出側(cè)寬度為M μ m,所述指數(shù)型匪I耦合器IV的輸入側(cè)寬度15 μ m、輸出側(cè)寬度為12 μ m，整個(gè)單纖三向復(fù)用器的芯層厚度為4 μ m、總寬度為30 μ m、長度為5756 μ m。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、采用指數(shù)型MMI耦合器級聯(lián)而成，指數(shù)型MMI耦合器能在保證成像質(zhì)量的同時(shí)，打破器件長度與寬度的平方成正比這一關(guān)系，較大地縮短了單纖三向復(fù)用器的尺寸。2、采用新的設(shè)計(jì)理念，本單纖三向復(fù)用器基于MMI耦合器的一般干涉成像特性，相比以往采用疊加成像特性，具有設(shè)計(jì)簡單，插入損耗低、隔離度高等優(yōu)點(diǎn)。3、采用的有機(jī)聚合物波導(dǎo)容易加工成型、無需復(fù)雜工藝。

圖1是已有技術(shù)的單纖三向復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型一種用于光纖到戶的新型平面光波導(dǎo)型單纖三向復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是單纖三向復(fù)用器監(jiān)控模塊方案示意圖。圖4是單纖三向復(fù)用器在輸入波長為1200nm到1600nm時(shí)，各個(gè)輸出端的歸一化
輸出功率的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照圖1 圖4，一種用于光纖到戶的平面光波導(dǎo)型單纖三向復(fù)用器，包括輸入光信號1490nm/1550nm的輸入波導(dǎo)1，發(fā)射1490nm的第一輸出波導(dǎo)2、發(fā)射1550nm的第二輸出波導(dǎo)3、上傳1310nm的上傳波導(dǎo)4及四個(gè)級聯(lián)的指數(shù)型匪I耦合器I、II、III、IV。所述輸入波導(dǎo)1與所述指數(shù)型MMI耦合器I的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器I的輸出側(cè)分別與所述上傳波導(dǎo)4、指數(shù)型MMI耦合器II的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器II的輸出側(cè)與指數(shù)型匪I耦合器III的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器III的輸出側(cè)分別與第一輸出波導(dǎo)2、指數(shù)型MMI耦合器IV的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器IV的輸出側(cè)與第二輸出波導(dǎo)3連接。如圖3所示，輸入波導(dǎo)1 一邊通過光分束器Al由PIN探測器A2連接到自動(dòng)檢測模塊，另一邊與指數(shù)型MMI耦合器I相連；第一輸出波導(dǎo)2 一邊通過光分束器Cl由PIN探測器C2連接到自動(dòng)檢測模塊，另一邊與指數(shù)型MMI耦合器III相連；光纖通過光分束器Bl連接到PIN探測器B2再連接到自動(dòng)檢測模塊，另一邊與指數(shù)型MMI耦合器IV相連；上傳1310nm的上傳波導(dǎo)4通過光分束器Dl連接PIN探測器D2再連接到自動(dòng)檢測模塊，另一邊連接到指數(shù)型匪I耦合器I上。從輸入波導(dǎo)1由左到右分別是指數(shù)型匪I耦合器I、II、III、IV。1310nm是用戶上傳的信號，1550nm是視頻信號，1490nm是語音信號。1310nm通過上傳波導(dǎo)4上傳經(jīng)過指數(shù)型MMI耦合器I耦合進(jìn)入輸入波導(dǎo)1，1490nm通過輸入波導(dǎo)1經(jīng)過指數(shù)型MMI耦合器I、II、III由第一輸出波導(dǎo)2輸出，1550通過輸入波導(dǎo)1經(jīng)過指數(shù)型匪I耦合器I、II、III、IV由第二輸出波導(dǎo)3輸出。單纖三向復(fù)用器還加了能分別獲取各光信號在輸入端的光功率和輸出端的光功率，且就此實(shí)時(shí)監(jiān)控光信號是否正常的監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊通過光分束器Al，Bi，Cl，Dl分別獲取光波導(dǎo)1，3，2，4的樣品光，再通過PIN探測器A2，B2，C2，D2將各個(gè)光纖的光功率等參數(shù)輸入到監(jiān)控模塊，來識別器件是否正常工作。本實(shí)用新型器件采取掩埋型有機(jī)聚合物波導(dǎo)，芯層折射率= 1. 51，包層折射率nc = 1. 46，所有波導(dǎo)高度4 μ m，輸入波導(dǎo)、第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)寬度4 μ m，指數(shù)型MMI 耦合器寬度從左到右為15 μ m、18 μ m、12 μ m、9 μ m、21 μ m、24 μ m、15 μ m、12 μ m,整個(gè)器件芯層厚度為4 μ m、總寬度為30 μ m、長度為5756 μ m，指數(shù)型匪I耦合器I、II、III、IV長度分別為 1391 μ m, 960 μ m, 2285 μ m, 1120 μ m。參見附圖4，采用束傳輸法(BPM)對本實(shí)用新型器件從1200nm到1600nm的光波進(jìn)行掃描，由各個(gè)輸出波導(dǎo)的歸一化輸出功率分布可知中心波長為1310nm、1490nm和1550nm 波長的 3dB 帶寬分別為 112. 39nm、29. 44nm、26. 7nm，符合 ITU-T G. 984. 4 的帶寬要求，工作波長為1310nm、1490nm、1550nm的插入損耗分別為0. 34dB、0. 9dB、l. 17dB，不同通道各波長相互之間的隔離度介于12. 74dB和37. 15dB之間。這些性能都優(yōu)于以往的基于MMI耦合器的單纖三向復(fù)用器。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1. 一種用于無源光網(wǎng)絡(luò)的新型單纖三向復(fù)用器，包括輸入光信號1490nm/1550nm的輸入波導(dǎo)，發(fā)射1490nm的第一輸出波導(dǎo)、發(fā)射1550nm的第二輸出波導(dǎo)和上傳1310nm的上傳波導(dǎo)，其特征在于所述新型單纖三向復(fù)用器還包括四個(gè)級聯(lián)的指數(shù)型MMI耦合器I、II、III、IV，所述輸入波導(dǎo)與所述指數(shù)型MMI耦合器I的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器I的輸出側(cè)分別與所述上傳波導(dǎo)、指數(shù)型MMI耦合器Π的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器II的輸出側(cè)與指數(shù)型匪I耦合器III的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型匪I耦合器III的輸出側(cè)分別與第一輸出波導(dǎo)、指數(shù)型MMI耦合器IV的輸入側(cè)連接，所述指數(shù)型MMI耦合器IV的輸出側(cè)與第二輸出波導(dǎo)連接。
專利摘要一種用于無源光網(wǎng)絡(luò)的新型單纖三向復(fù)用器，包括輸入光信號1490nm/1550nm的輸入波導(dǎo)，發(fā)射1490nm的第一輸出波導(dǎo)、發(fā)射1550nm的第二輸出波導(dǎo)和上傳1310nm的上傳波導(dǎo)，新型單纖三向復(fù)用器還包括四個(gè)級聯(lián)的指數(shù)型MMI耦合器I、II、III、IV，輸入波導(dǎo)與指數(shù)型MMI耦合器I的輸入側(cè)連接，指數(shù)型MMI耦合器I的輸出側(cè)分別與上傳波導(dǎo)、指數(shù)型MMI耦合器II的輸入側(cè)連接，指數(shù)型MMI耦合器II的輸出側(cè)與指數(shù)型MMI耦合器III的輸入側(cè)連接，指數(shù)型MMI耦合器III的輸出側(cè)分別與第一輸出波導(dǎo)、指數(shù)型MMI耦合器IV的輸入側(cè)連接，指數(shù)型MMI耦合器IV的輸出側(cè)與第二輸出波導(dǎo)連接。本實(shí)用新型降低加工成本、傳輸損耗較低、結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號H04Q11/00GK202171657SQ20112026227
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者樂孜純, 王俊杰, 黃孫港 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)