一种低窜扰的阵列波导光栅制造技术

一种低窜扰的阵列波导光栅，包括输入波导区、输入平板波导区、阵列波导区、输出平板波导区和输出波导区，输入波导区的各输入波导末端位于一个输入罗兰圆上并指向阵列波导区的输入面中心，阵列波导区的各阵列波导输入端位于一个输入光栅圆上并指向输入波导区的输出面中心，同时输入罗兰圆和输入光栅圆相切于输入平板波导区和阵列波导区交界线的中心；阵列波导区中的各相邻阵列波导之间的长度差为ΔL；各阵列波导的输入端中心点在输入光栅圆上的位置点投影到切线上，且相邻投影点的距离均相等，距离为固定值da；输出平板波导区和输出波导区的结构与输入波导区和输入平板波导区相同。本发明专利技术有效降低窜扰水平、满足片上光互连应用的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信器件，尤其是一种低窜扰的阵列波导光栅。
技术介绍
阵列波导光栅(arrayedwaveguidegrating，AWG)，作为一种波分复用(wavelengthdivisionmultiplexing，WDM)器件，在光通信和片上光谱仪中扮演着非常重要的角色。基于低折射率差平台(Silica-on-Silicon,硅上的二氧化硅平台)的AWG其性能已非常优秀，并已广泛商业应用，但是由于此类AWG的尺寸较大，难以实现高密度的集成，限制了其在小型化的片上光互连系统中的应用。为了能实现高密度的光子集成，获得小型化的AWG将变得非常重要，这就使得人们将目光转向了高折射率差(比如，silicon-on-insulator,SOI)平台的AWG的研究，但是由于其亚微米尺度上的波导结构，工艺制作缺陷带来的波导侧壁粗糙和尺寸变化等将对AWG的性能产生重大影响，严重阻碍了其应用。基于高折射率差SOI平台的AWG性能的改进研究便成为了近年来的一个研究热点，W.Bogaerts等人(W.Bogaerts,etal,“Silicon-on-insulatorspectralfiltersfabricatedwithCMOStechnology”,IEEEJSTQE,16(1),pp.33-44,2010；即W.Bogaerts等，SOI平台上利用CMOS技术制作的光谱滤波器，IEEEJSTQE,2010，16(1)：33-44)采用马鞍形结构的AWG布局，同时在阵列波导中引入宽直波导来产生相邻光路径的光程差和在阵列波导和平板波导连接处引入浅刻蚀波导来降低平板波导模式和阵列波导模式之间的失配，从而降低了AWG的窜扰和损耗。S.Pathak等人(S.Pathak,etal,“effectofmaskdiscretizationonperformanceofsiliconarrayedwaveguidegratings”,IEEEPTL,26(7),pp.718-721,2014；即S.Pathak等，掩膜离散对硅阵列波导光栅性能的影响，光子技术快报，2014，26(7)：718-721)研究了掩膜制作技术对AWG窜扰的影响，提出了要采用高精度的掩膜离散方式来降低窜扰水平。J.Park等人(J.Park,etal,“performanceimprovementinsiliconarrayedwaveguidegratingbysuppressionofscatteringneartheboundaryofastarcoupler”,Appl.Opt.,54(17),pp.5597-5602,2015；即J.Park等，通过抑制星型耦合器边界处散射来提高硅阵列波导光栅的性能，应用光学，2015，54(17)：5597-5602)通过抑制阵列波导和平板波导交界面处模式转换时引发的多模激发和散射损耗，降低了AWG的窜扰和损耗。虽然以上这些方法都提高了高折射率差AWG的性能，但是它们还不足以满足实际的应用需求，特别是其窜扰水平，仍需要进一步提升。本专利技术将在现有优化的设计基础之上，通过进一步改进AWG的布局结构来进一步降低AWG的窜扰。
技术实现思路
为了克服现有的阵列波导光栅的窜扰水平较高、无法满足片上光互连应用的需求，本专利技术提供一种有效降低高折射率差平台上的AWG的窜扰水平、满足片上光互连应用需求的低窜扰的阵列波导光栅。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种低窜扰的阵列波导光栅，包括输入波导区、输入平板波导区、阵列波导区、输出平板波导区和输出波导区，所述的输入波导区的各输入波导末端位于一个输入罗兰圆上并指向阵列波导区的输入面中心，阵列波导区的各阵列波导输入端位于一个输入光栅圆上并指向输入波导区的输出面中心，同时输入罗兰圆和输入光栅圆相切于输入平板波导区和阵列波导区交界线的中心；所述的输出波导区的各输入端位于一个输出罗兰圆上并指向阵列波导区的输出面中心，阵列波导区的各阵列波导输出端位于一个输出光栅圆上并指向输出波导区的输入面中心，且输出罗兰圆和输出光栅圆相切于输出平板波导区和阵列波导区交界线的中心；所述的阵列波导区中的各相邻阵列波导之间的长度差为ΔL；各阵列波导的输入端中心点在输入光栅圆上的位置点投影到输入罗兰圆和输入光栅圆交点处的切线上，且相邻投影点的距离均相等，距离为固定值da；各阵列波导的输出端中心点在输出光栅圆上的位置点投影到输出罗兰圆和输出光栅圆交点处的切线上，且相邻投影点的距离均相等，距离为固定值da。本专利技术的有益效果主要表现在：1、降低阵列波导光栅的窜扰水平，改善阵列波导光栅各输出通道的光谱响应形状，减小各通道响应波长的频率偏移；2、制作工艺与传统阵列波导光栅完全兼容，无需额外工艺步骤和引入额外元器件，不影响阵列波导光栅的其他性能；3、它可以在不同的材料平台中实现，特别适用于高折射率差的平台，比如氮化硅(Si3N4)和硅(Si)等平台。附图说明图1是本文明给出的阵列波导光栅的一种结构布局图。图2是本专利技术提出的阵列波导光栅中的各阵列波导在光栅圆上的位置布局图。图3是传统设计中阵列波导光栅的各阵列波导在光栅圆上的位置布局图。图4是基于传统设计(各阵列波导在光栅圆上的相邻中心位置点间距为da)下，在SOI(绝缘体上的硅)平台上，当中心通道输入时(即从第8根输入波导输入)，得到的一个15通道的AWG的输出光谱图。图5是基于本专利技术提出的设计后(各阵列波导在光栅圆上的中心位置点投影到输入/输出平板波导区和阵列波导区的交界线中心点处的切线上，且相邻投影点的距离为da)，在SOI平台上当中心通道输入时，得到的一个15通道的AWG的输出光谱图。图6是基于传统设计下，在SOI平台上，当边缘通道输入时(即从第1根输入波导输入)，得到的该15通道的AWG的输出光谱图。图7是基于本专利技术提出的设计后，在SOI平台上，当边缘通道输入时(即从第1根输入波导输入)，得到的该15通道的AWG的输出光谱图。图8是基于传统设计下，在SOI平台上，当边缘通道输入时(即从第15根输入波导输入)，得到的该15通道的AWG的输出光谱图。图9是基于本专利技术提出的设计后，在SOI平台上，当边缘通道输入时(即从第15根输入波导输入)，得到的该15通道的AWG的输出光谱图。图10是在传统设计结构和本专利技术提出的设计结构下，中心通道输入时得到的该SOIAWG的边缘通道和中心通道响应频谱。图11是在传统设计结构和本专利技术提出的设计结构下，中心通道输入时，得到的该SOIAWG的15个输出通道的中心响应波长偏离所设计中心波长的情况。图中：1、输入波导区，2、输入波导区的输出面或输入波导区的各输入波导末端，3、输入波导区的输出面中心，4、输入平板波导区，5、输入罗兰圆，6、输入光栅圆，7、阵列波导区的输入面或阵列波导区的各阵列波导输入端，8、输入罗兰圆和输入光栅圆交点处的切线，9、阵列波导区的输入面中心或输入平板波导区和阵列波导区交界线的中心，10、阵列波导区，11、输出罗兰圆和输出光栅圆交点处的切线，12、阵列波导区的输出面中心或输出平板波导区和阵列波导区交界线的中心，13、阵列波导区的输出面或阵列波导区的各阵列波导输出端，14、输出光栅圆，15、输出罗兰圆，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低窜扰的阵列波导光栅，包括输入波导区、输入平板波导区、阵列波导区、输出平板波导区和输出波导区，所述的输入波导区的各输入波导末端位于一个输入罗兰圆上并指向阵列波导区的输入面中心，阵列波导区的各阵列波导输入端位于一个输入光栅圆上并指向输入波导区的输出面中心，同时输入罗兰圆和输入光栅圆相切于输入平板波导区和阵列波导区交界线的中心；所述的输出波导区的各输入端位于一个输出罗兰圆上并指向阵列波导区的输出面中心，阵列波导区的各阵列波导输出端位于一个输出光栅圆上并指向输出波导区的输入面中心，且输出罗兰圆和输出光栅圆相切于输出平板波导区和阵列波导区交界线的中心，其特征在于：所述的阵列波导区中的各相邻阵列波导之间的长度差为ΔL；各阵列波导的输入端中心点在输入光栅圆上的位置点投影到输入罗兰圆和输入光栅圆交点处的切线上，且相邻投影点的距离均相等，距离为固定值da；各阵列波导的输出端中心点在输出光栅圆上的位置点投影到输出罗兰圆和输出光栅圆交点处的切线上，且相邻投影点的距离均相等，距离为固定值da。

【技术特征摘要】
1.一种低窜扰的阵列波导光栅，包括输入波导区、输入平板波导区、阵列波导区、输出平板波导区和输出波导区，所述的输入波导区的各输入波导末端位于一个输入罗兰圆上并指向阵列波导区的输入面中心，阵列波导区的各阵列波导输入端位于一个输入光栅圆上并指向输入波导区的输出面中心，同时输入罗兰圆和输入光栅圆相切于输入平板波导区和阵列波导区交界线的中心；所述的输出波导区的各输入端位于一个输出罗兰圆上并指向阵列波导区的输出面中心，阵列波导区的各阵列波导输出端位于一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俊，乐孜纯，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33