本发明专利技术公开了一种功率均匀分配的星型耦合器及其设置方法，该星型耦合器包括设置在硅芯片上的N×N个光波导输入端与光波导输出端，所述光波导输入端与光波导输出端以两者的中轴线对称分布；所述光波导输入端与波导开放区域之间的间距为0.5-2微米，所述光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离为2-3mm；所述光波导输入端与光波导输出端与自由传播区域相连的光波导自由传播区域端口宽度为αW；通过对星形耦合器中的波导输入端和波导输出端之间的距离参数进行调整，使得穿过波导开放区域的光呈辛格函数的形式分布，从而在波导输出端得到呈矩形分布的光，完成功率的均匀分配。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
最有吸引力的光网络结构是以无源组件NXN星型耦合器为基础的高速、大规模、多接入光网络。在这里我们使用N表示光信道的数目。在此类光网络结构中，星型耦合器起着对多路接入的组件功率分配的功能。相互连接的3分贝耦合器的阵列可被用作一个星形親合。然而，当N非常大时，制造的复杂性和光损耗会让人望而却步。Dragnoe等人提出了一种更简单的集成光学星形耦合器包括由一个辐射区域用于分开通道波导的阵列，如图1所示。该结构保持了紧凑的芯片尺寸，同时信道的数目可以很大，但是却存在功率的不均匀分配，这是由于来自任何一个波导的光在自由传播区(FPR)的衍射图案都近似高斯形，如图3中所示。为了克服功率分配不均匀性的问题，人们可以增加接收外波导的孔宽度，如图4所示。然而，这种方法只可以在单一方向的星形耦合器中使用，单一方向的星形耦合即为星形耦合器的输入和输出侧均被固定。另一个方法是利用在输入阵列中定向耦合平行波导端部形成一个种特殊的光衍射特性场分布图形。Okamoto等人首先报道了他们在这种情况下的数值模拟衍射图案。它可以用在双向星形耦合器的设计。输入阵列中的波导的形状需要特殊设计，以获得这种特殊的光衍射特性场分布图形。因此，这种设计的星形耦合器对制造变化非常敏感，加工精度要求非常高。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中星形耦合器的功率分配不均匀的问题，提出了，通过对星形耦合器中的波导输入端和波导输出端之间的距离参数进行调整，使得穿过波导开放区域的光呈辛格函数的形式分布，从而在波导输出端得到呈矩形分布的光，完成功率的均匀分配。一种功率均匀分配的星型耦合器，包括设置在硅芯片上的NXN个光波导输入端与光波导输出端，所述光波导输入端与光波导输出端以两者的中轴线对称分布；所述光波导输入端与波导开放区域之间的间距为0.5-2微米，所述光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离为2-3mm ;在使用软件仿真过程中，为了在波导开放区域得到呈矩形分布效果更好的光谱，对光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离进行调整，调整参数为Lf，即将光波导输入端的正中间光输出点O沿水平中线向右边移动，Lf的取值范围为0.1-0.2mm。所述光波导输入端与光波导输出端与自由传播区域相连的光波导自由传播区域端口宽度为aW，其中，W为光波导宽度，a为光波导在自由传播区域端口宽度与光波导宽度的比值；所述光波导输出端的宽度从星型耦合器的自由传播区域端口开始沿光波导连接方向逐渐加宽，直到光波导输出端的宽度达到光波导宽度，所述逐渐加宽的延伸长度为Lt，Lt的取值范围为2-3mm0在光波导输出端两侧分别设置3-4个虚拟光波导。一种功率均匀分配的星型耦合器的设置方法，通过以下步骤的设置，光波导在自由传播区域输入端口的光呈辛格函数分布，从而在光波导在自由传播区域输出端获得的光呈矩形分布，完成对功率的均匀分配，具体步骤如下:步骤1:将光波导输入端与波导开放区域之间的间距设置为5-8微米；步骤2:将光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的最外沿之间的距离设置为2-3mm ；步骤3:将光波导输入端与光波导输出端与自由传播区域相连的光波导自由传播区域端口宽度设置为aW，其中，W为光波导宽度，a为光波导自由传播区域端口宽度与光波导宽度的比值；步骤4:将光波导输出端的宽度从光波导自由传播区域端口开始沿光波导连接方向逐渐加宽，直到光波导输出端的宽度达到光波导宽度，所述逐渐加宽的延伸长度为Lt，Lt的取值范围为2-3mm0sine函数，又称辛格函数，用sine (X)表示。也记作Sa函数，用Sa (X)表示。在频域它的形状象一个矩形函数。有益效果本专利技术提出了，该星型耦合器包括设置在娃芯片上的NXN个光波导输入端与光波导输出端，所述光波导输入端与光波导输出端以两者的中轴线对称分布；所述光波导输入端与波导开放区域之间的间距为0.5-2微米，所述光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离为2-3mm;所述光波导输入端与光波导输出端与自由传播区域相连的光波导自由传播区域端口宽度为aW，其中，W为光波导宽度，α为光波导在自由传播区域端口宽度与光波导宽度的比值；所述光波导输出端的宽度从星型耦合器的自由传播区域端口开始沿光波导连接方向逐渐加宽，直到光波导输出端的宽度达到光波导宽度，所述逐渐加宽的延伸长度为Lt，Lt的取值范围为2-3mm0通过对星形耦合器中的波导输入端和波导输出端之间的距离参数进行调整，使得穿过波导开放区域的光呈辛格函数的形式分布，从而在波导输出端得到呈矩形分布的光，完成功率的均匀分配。【附图说明】图1为5X9星形耦合器的结构示意图；图2为NXN的星形耦合器的结构示意图，其中，FPR表示自由传播区，WOR表示波导开放区；图3为光在自由传播区的衍射图案呈高斯形分布示意图；图4为I X 16光功率分配星形親合器的结构不意图；图5为本专利技术所述的星型耦合器结构示意图；图6为辛格函数分布示意图；图7为在自由传播区域呈矩形分布光谱示意图。【具体实施方式】下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。如图5所示，一种功率均匀分配的星型耦合器，包括设置在硅芯片上的NXN个光波导输入端与光波导输出端，所述光波导输入端与光波导输出端以两者的中轴线对称分布；该耦合器是在现有的星型耦合器做出的进一步改进，现有技术中的星型耦合器如图2所示；所述光波导输入端与波导开放区域之间的间距为0.5-2微米，所述光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离为2-3mm ;在使用软件仿真过程中，为了在波导开放区域得到呈矩形分布效果更好的光谱，对光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离进行调整，调整参数为Lf，即将光波导输入端的正中间光输出点O沿水平中线当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率均匀分配的星型耦合器，包括设置在硅芯片上的N×N个光波导输入端与光波导输出端，其特征在于，所述光波导输入端与光波导输出端以两者的中轴线对称分布；所述光波导输入端与波导开放区域之间的间距为0.5‑2微米，所述光波导输入端的正中间光输出点到光波导输出端的正中间端部的距离为2‑3mm；所述光波导输入端与光波导输出端与自由传播区域相连的光波导自由传播区域端口宽度为αW，其中，W为光波导宽度，α为光波导在自由传播区域端口宽度与光波导宽度的比值；所述光波导输出端的宽度从星型耦合器的自由传播区域端口开始沿光波导连接方向逐渐加宽，直到光波导输出端的宽度达到光波导宽度，所述逐渐加宽的延伸长度为Lt，Lt的取值范围为2‑3mm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：季振立，
申请(专利权)人：湖南晶图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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