一种可调2×2光分路器制造技术

本发明专利技术公开了一种可调2×2光分路器，包括衬底，在衬底上设置有输入波导单元、耦合波导单元和输出波导单元；输入波导单元通过耦合波导单元与输出波导单元连接；且耦合波导单元包括耦合波导组件、热调制组件和隔热组件。本发明专利技术具有以下有益效果：1）可以实现任意分光比例调节。2）只有一级定向耦合器结构，损耗低、尺寸紧凑，且易于和其它器件集成。3）通过热调制组件实现不同电压调节，进行可实现不同波长下分光比调节。

【技术实现步骤摘要】
一种可调2×2光分路器
本专利技术属于光纤到户无源光网络
，具体涉及一种用于光纤到户用户分配的可调2×2光分路器。
技术介绍
随着4k视频、AR/VR技术、互联网+、大数据、云服务等业务快速发展，宽带网络向超带宽、智能化、多业务的方向发展，极大刺激传输网络带宽容量的增加，大力推动光纤到户的发展。在光纤到户无源光网络中，需要大量的分路器来进行光路分配，而在一些特殊的场景，需要可调光分路器，实现动态灵活的光路分配。现有可调光分路器一般采用电光、声光或利用热光多模干涉结构的形式，电光、声光技术工艺复杂、不利于规模化生产。热光多模干涉结构的可调光分路器需要多级分支或耦合结构，尺寸较大，调制深度不够，且只能工作在特定的波长。
技术实现思路
本专利技术针对现有可调分路器调节复杂、尺寸较大、且工艺复杂，提出了一种结构紧凑、且易于集成、不同波长任意光分比调节的可调2×2光分路器。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种可调2×2光分路器，包括衬底，在衬底上设置有输入波导单元、耦合波导单元和输出波导单元；输入波导单元通过耦合波导单元与输出波导单元连接；且耦合波导单元包括耦合波导组件、热调制组件和隔热组件。所述耦合波导组件包括第一耦合波导和第二耦合波导；在第一耦合波导和第二耦合波导之间的衬底上设置有隔热组件，且第一耦合波导和第二耦合波导关于隔热组件对称设置；所述热调制组件包括第一热调制结构和第二热调制结构，第一热调制结构设置在衬底上并位于第一耦合波导的外侧，第二热调制结构设置在衬底上并位于第二耦合波导的外侧。所述输入波导单元包括第一输入波导和第二输入波导，第一输入波导和第二输入波导对称设置在衬底上；且所述第一输入波导包括第一直线波导、第一弧形波导Ⅰ和第一弧形波导Ⅱ；第一直线波导的一端作为进光端口，第一直线波导的另一端与第一弧形波导Ⅰ的一端接触连接；第一弧形波导Ⅰ的另一端与第一弧形波导Ⅱ的一端接触连接，第一弧形波导Ⅱ的另一端与第一耦合波导的一端接触连接，第一耦合波导的另一端与输出波导单元的第一输出波导连接；所述第二输入波导包括第二直线波导、第二弧形波导Ⅰ和第二弧形波导Ⅱ，第二直线波导的一端作为另一进光端口，第二直线波导的另一端与第二弧形波导Ⅰ的一端接触连接，第二弧形波导Ⅰ的另一端与第二弧形波导Ⅱ的另一端接触连接，第二弧形波导Ⅱ的另一端与第二耦合波导的一端接触连接，第二耦合波导的另一端与输出波导单元的第二输出波导连接。所述第一直线波导与第一弧形波导Ⅰ的接触端处、第一弧形波导Ⅱ与第一耦合波导的接触处、第二直线波导与第二弧形波导Ⅰ的接触处、第二弧形波导Ⅱ与第二耦合波导的接触处均设置有位错Ⅰ；第一弧形波导Ⅰ与第一弧形波导Ⅱ的接触处、第二弧形波导Ⅰ与第二弧形波导Ⅱ的接触处均设置有位错Ⅱ，位错Ⅱ的位错值为位错Ⅰ的位错值的两倍。所述输出波导单元包括第一输出波导和第二输出波导；第一输出波导和第二输出波导对称设置；所述第一输出波导包括第三直线波导、第三弧形波导Ⅰ和第三弧形波导Ⅱ，第三弧形波导Ⅱ的一端与第一耦合波导的另一端接触连接，第三弧形波导Ⅱ的另一端与第三弧形波导Ⅰ的一端接触连接，第三弧形波导Ⅰ的另一端与第三直线波导的一端接触连接，第三直线波导的另一端作为一个输出端口；所述第二输出波导包括第四直线波导、第四弧形波导Ⅰ和第四弧形波导Ⅱ，第四弧形波导Ⅱ的一端与第二耦合波导的另一端接触连接，第四弧形波导Ⅱ的另一端与第四弧形波导Ⅰ的一端接触连接，第四弧形波导Ⅰ的另一端与第四直线波导的一端接触连接，第四直线波导的另一端作为另一个输出端口。所述第三直线波导与第三弧形波导Ⅰ的接触处、第三弧形波导Ⅱ与第一耦合波导的接触处、第四直线波导与第四弧形波导Ⅰ的接触处、第四弧形波导Ⅱ与第二耦合波导的接触处均设置有位错Ⅰ；第三弧形波导Ⅰ与第三弧形波导Ⅱ的接触处、第四弧形波导Ⅰ与第四弧形波导Ⅱ的接触处均设置有位错Ⅱ；位错Ⅱ的位错值为位错Ⅰ的位错值的两倍。所述衬底的材料为二氧化硅、硅、SOI、磷化铟或半导体聚合物等其他半导体材料。所述输入波导单元、耦合波导单元和输出波导单元均由波导材料制作而成，所述波导材料为二氧化硅、硅、铟镓砷磷或半导体聚合物等其他半导体材料。输入波导单元的输入波导之间的间距、输出波导单元的输出波导之间的间距均为127μm的整数倍或250μm的整数倍。本专利技术具有以下有益效果：1）可以实现任意分光比例调节。2）只有一级定向耦合器结构，损耗低、尺寸紧凑，且易于和其它器件集成。3）通过热调制组件实现不同电压调节，进行可实现不同波长下分光比调节。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术可调2×2光分路器的结构示意图一。图2为本专利技术可调2×2光分路器的结构示意图二。图3为本专利技术弧形波导与直线波导连接部分示意图。图4为本专利技术弧形波导与直线波导连接部分损耗随位错变化趋势图。图5为本专利技术两种工作模式下静态输出光谱；其中，图（a）为第一种工作模式下的静态输出光谱，图（b）为第二种工作模式下的静态输出光谱。图6为本专利技术第一种工作模式下耦合波导不同折射率时输出通道功率变化趋势图。图7为本专利技术第二种工作模式下耦合波导不同折射率时输出通道功率变化趋势图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-2所示，一种可调2×2光分路器，包括衬底1，所述衬底1的材料为二氧化硅、硅、SOI、磷化铟或半导体聚合物等其他半导体材料。在衬底1上设置有输入波导单元2、耦合波导单元3和输出波导单元4；输入波导单元2通过耦合波导单元3与输出波导单元4连接；且耦合波导单元3包括耦合波导组件、热调制组件和隔热组件。所述输入波导单元2、耦合波导单元3和输出波导单元4均由波导材料制作而成，所述波导材料为二氧化硅、硅、铟镓砷磷或半导体聚合物等其他半导体材料。在本实施例中，波导材料为不同掺杂的二氧化硅材料，折射率差为0.36%，其计算公式见式（1），其中芯层为掺锗的二氧化硅材料，折射率为n1=1.4502，上下包层为掺硼、磷的二氧化硅材料，折射率为n2=1.445，波导截面尺寸为7μm×7μm。（1）。且输入波导单元2的输入波导之间的间距、输出波导单元4的输出波导之间的间距均为127μm的整数倍或250μm的整数倍。所述耦合波导组件包括第一耦合波导3-1和第二耦合波导3-2；在第一耦合波导3-1和第二耦合波导3-2之间的衬底上设置有隔热组件3-5，且第一耦合波导3-1和第二耦合波导3-2关于隔热组件对称设置；所述热调制组件包括第一热调制结构3-3和第二热调制结构3-4，第一热调制结构3-3设置在衬底1上并位于第一耦合波导3-1的外侧，第二热调制结构3-4设置在衬底1上并位于第二耦合波导3-2的外侧。在本实施例中，耦合波导长度为L，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调2×2光分路器，其特征在于：包括衬底（1），在衬底（1）上设置有输入波导单元（2）、耦合波导单元（3）和输出波导单元（4）；输入波导单元（2）通过耦合波导单元（3）与输出波导单元（4）连接；且耦合波导单元（3）包括耦合波导组件、热调制组件和隔热组件。

【技术特征摘要】
1.一种可调2×2光分路器，其特征在于：包括衬底（1），在衬底（1）上设置有输入波导单元（2）、耦合波导单元（3）和输出波导单元（4）；输入波导单元（2）通过耦合波导单元（3）与输出波导单元（4）连接；且耦合波导单元（3）包括耦合波导组件、热调制组件和隔热组件。2.根据权利要求1所述的可调2×2光分路器，其特征在于：所述耦合波导组件包括第一耦合波导（3-1）和第二耦合波导（3-2）；在第一耦合波导（3-1）和第二耦合波导（3-2）之间的衬底上设置有隔热组件（3-5），且第一耦合波导（3-1）和第二耦合波导（3-2）关于隔热组件对称设置；所述热调制组件包括第一热调制结构（3-3）和第二热调制结构（3-4），第一热调制结构（3-3）设置在衬底（1）上并位于第一耦合波导（3-1）的外侧，第二热调制结构（3-4）设置在衬底（1）上并位于第二耦合波导（3-2）的外侧。3.根据权利要求1或2所述的可调2×2光分路器，其特征在于：所述输入波导单元（2）包括第一输入波导（5）和第二输入波导（6），第一输入波导（5）和第二输入波导（6）对称设置在衬底（1）上；且所述第一输入波导（5）包括第一直线波导（5-1）、第一弧形波导Ⅰ（5-2）和第一弧形波导Ⅱ（5-3）；第一直线波导（5-1）的一端作为进光端口，第一直线波导（5-1）的另一端与第一弧形波导Ⅰ（5-2）的一端接触连接；第一弧形波导Ⅰ（5-2）的另一端与第一弧形波导Ⅱ（5-3）的一端接触连接，第一弧形波导Ⅱ（5-3）的另一端与第一耦合波导（3-1）的一端接触连接，第一耦合波导（3-1）的另一端与输出波导单元（4）的第一输出波导（7）连接；所述第二输入波导（6）包括第二直线波导（6-1）、第二弧形波导Ⅰ（6-2）和第二弧形波导Ⅱ（6-3），第二直线波导（6-1）的一端作为另一进光端口，第二直线波导（6-1）的另一端与第二弧形波导Ⅰ（6-2）的一端接触连接，第二弧形波导Ⅰ（6-2）的另一端与第二弧形波导Ⅱ（6-3）的另一端接触连接，第二弧形波导Ⅱ（6-3）的另一端与第二耦合波导（3-2）的一端接触连接，第二耦合波导（3-2）的另一端与输出波导单元（4）的第二输出波导（8）连接。4.根据权利要求3所述的可调2×2光分路器，其特征在于：所述第一直线波导（5-1）与第一弧形波导Ⅰ（5-2）的接触端处、第一弧形波导Ⅱ（5-3）与第一耦合波导（3-1）的接触处、第二直线波导（6-1）与第二弧形波导Ⅰ（6-2）的接触处、第二弧形波导Ⅱ（6-3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮亮，张家顺，安俊明，尹小杰，李建光，王红杰，吴远大，王玥，胡雄伟，
申请(专利权)人：河南仕佳光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41