一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导制造技术

本发明专利技术公开了一种2μm波段的条‑槽‑条型极大负色散光波，属于光纤通信技术领域。该极大负色散光波导包括：衬底，衬底由二氧化硅组成；在衬底的顶部设置有条‑槽‑条型波导结构；条‑槽‑条型波导结构包括：下条型波导、槽型波导和上条型波导；上条型波导、槽型波导和下条型波导在衬底的顶部垂直方向上自上而下分布；其中，下条型波导由氮化硅组成，槽型波导由硅、二氧化硅构成；上条型波导是由材料硅构成。在本发明专利技术中，以衬底为基准，自上而下分别设置有上条型波导、槽型波导、下条型波导，共同组成条‑槽‑条型波导结构，从而使得该波导结构的色散峰值、色散半极大全宽都大于单一条槽波导和单一槽条波导，一定程度上增大了色散峰值和色散半极大全宽。

【技术实现步骤摘要】
一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导
本专利技术涉及光纤通信
，特别涉及一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导。
技术介绍
色散累积量的补偿做为通信网络系统中亟待解决的问题而受到越来越多的关注，色散会导致通信光信号脉冲展宽，产生时延差，最终在接收端引起误码率增大，极大程度上限制了当前光纤通信系统的传输容量以及传输速率。对于色散的补偿，目前存在较多的方案是：(1)色散补偿光纤(DispersionCompensationFiber，DCF)是应用较为成熟的色散补偿方案，但对于DCF而言，其具有较大的弯曲半径，通常需要占据很大的物理空间，从这一点上来讲，不适合未来器件小型化片上集成的发展趋势；(2)基于周期光栅的波导，虽在结构尺寸上相对较小，但是未能兼顾大的色散补偿范围，使得补偿波段受限；(3)单芯和双芯环形结构波导，该结构不能对密集波分复用系统的每路光信号进行精确的色散补偿等。从目前的多数色散补偿方案来看，传统的色散补偿技术都不能兼顾大色散极值和宽工作波段之间的平衡，并且存在补偿器件物理尺寸过长，色散数值抖动较大等不足，不适用于未来光器件的集成化、微型化趋势。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导。所述极大负色散光波导包括：衬底，所述衬底由二氧化硅组成；在所述衬底的顶部上设置有条-槽-条型波导结构；所述条-槽-条型波导结构包括：下条型波导、槽型波导和上条型波导；所述上条型波导、所述槽型波导和所述下条型波导在所述衬底的顶部垂直方向上自上而下分布；其中，所述下条型波导由氮化硅组成，所述槽型波导由硅、二氧化硅构成；所述上条型波导是由材料硅构成。进一步地，所述条-槽-条型波导结构还包括：二氧化硅媒介；在所述下条型波导、所述槽型波导和所述上条型波导两两之间通过二氧化硅媒介隔开。进一步地，所述下条型波导由氮化硅组成，其在λ＝2μm处折射率n＝1.983。进一步地，所述槽型波导的夹板层由硅制成，其在λ＝2μm处折射率n＝3.48；所述槽型波导的槽芯由二氧化硅制成，其在λ＝2μm处折射率n＝1.44；所述槽芯处于两个所述夹板层之间。进一步地，所述上条型波导由材料硅制成，其在λ＝2μm处折射率n＝3.45。进一步地，所述条-槽-条型波导结构在水平方向上的宽度为500nm，在垂直方向上的高度为4415nm。进一步地，所述下条型波导在垂直方向上的高度为1050nm；所述上条型波导在垂直方向上的高度为305nm；所述槽型波导在垂直方向上的高度为380nm。进一步地，所述上条型波导与所述槽型波导之间的所述二氧化硅媒介在垂直方向上的高度为1400nm；所述下条型波导与所述槽型波导之间的所述二氧化硅媒介在垂直方向上的高度为1280nm。进一步地，所述夹板层在垂直方向上的高度为160nm，所述槽芯在垂直方向上的高度为60nm。进一步地，所述衬底在水平方向上的宽度为2000nm，在垂直方向上的高度为4180nm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在本专利技术中，以衬底为基准，自上而下分别设置有上条型波导、槽型波导、下条型波导，共同组成条-槽-条型波导结构，从而使得该波导结构的色散峰值、色散半极大全宽都大于单一条槽波导和单一槽条波导，一定程度上增大了色散峰值和色散半极大全宽；并且将条-条型波导与条-槽-条型波导两种结构的色散特性进行比较，结果表明两种波导结构的峰值越小，其对应的带宽差越大，且条-槽-条型波导结构的色散曲线底部较为平坦。再者，将上条型波导、槽型波导、下条型波导两两之间以二氧化硅为媒介相隔开，亦可将其视为传统条槽波导与槽条波导的结合。这样由于组成各个波导结构材料的折射率的不同，将会导致不同模式的有效折射率曲线随波长的变化速率不同，从而导致在不同波长处的模式耦合。又因为其波导结构构成的特殊性，导致了波导模式的有效折射率曲线交点(模式耦合点)出现不止一个的情况。另外，该条-槽-条型波导结构可实现的最大色散数值在2005nm处可以得到-1.9412×105ps/km-nm的超高色散值，色散半极大全宽值为33.6nm，这对于实现2μm光纤通信系统的色散补偿具有明显效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本专利技术提供的一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导的结构示意图；图2是本专利技术提供的一种条-槽-条型波导结构特定几何参数下波长分别为(a)1.930μm；(b)2.013μm；(c)2.07μm处的模场分布图；图3所示为单一上条型波导、单一槽型波导、单一下条型波导及对称模和反对称模在TM基模条件下，有效折射率系数随波长的变化关系；图4是本专利技术提供的一种2μm波长范围的对称模和反对称模的色散变化曲线；图5(a)是本专利技术提供的一种条-槽-条型波导、上条槽型波导、下槽条型波导以及上条槽型波导和下槽条型波导线性叠加的色散分布图；图5(b)是本专利技术提供的一种上条槽型波导与下槽条型波导的中心波长相距较远时对应的色散分布图；图6是本专利技术提供的一种通过对条-槽-条型波导、上条槽型波导、下槽条型波导调参，得到峰值色散在-1.9412×105ps/km-nm附近的色散变化曲线。图7(a)是本专利技术提供的一种条-条型波导的端面示意图；图7(b)是本专利技术提供的一种条-条型波导结构在特定几何参数下在2.005μm处的模场分布图；图8是本专利技术提供的一种在2μm附近处不同峰值色散下，条-槽-条型波导与条-条型波导的色散变化(极大色散值、色散半极大全宽值)特性曲线。附图标记：1-衬底；2-下条型波导；3-槽型波导；4-上条型波导；5-二氧化硅媒介；6-夹板层；7-槽芯；8-上条槽型波导；9-下槽条型波导。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本专利技术所使用的的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的。除非另有定义，本专利技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例目的，不是旨在于限定本专利技术。图1是本专利技术提供的一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导的结构示意图。参见图1，该极大负色散光波导包括：衬底1，衬底1由二氧化硅组成；在衬底1的顶部设置有条-槽-条型波导结构；条-槽-条型波导结构包括：下条型波导2、槽型波导3和上条型波导4；上条型波导4、槽型波导3和下条型波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导，其特征在于，所述极大负色散光波导包括：衬底(1)，所述衬底(1)由二氧化硅组成；在所述衬底(1)的顶部设置有条-槽-条型波导结构；/n所述条-槽-条型波导结构包括：下条型波导(2)、槽型波导(3)和上条型波导(4)；所述上条型波导(4)、所述槽型波导(3)和所述下条型波导(2)在所述衬底(1)的顶部垂直方向上自上而下分布；其中，所述下条型波导(2)由氮化硅组成，所述槽型波导(3)由硅、二氧化硅构成；所述上条型波导(4)是由材料硅构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导，其特征在于，所述极大负色散光波导包括：衬底(1)，所述衬底(1)由二氧化硅组成；在所述衬底(1)的顶部设置有条-槽-条型波导结构；
所述条-槽-条型波导结构包括：下条型波导(2)、槽型波导(3)和上条型波导(4)；所述上条型波导(4)、所述槽型波导(3)和所述下条型波导(2)在所述衬底(1)的顶部垂直方向上自上而下分布；其中，所述下条型波导(2)由氮化硅组成，所述槽型波导(3)由硅、二氧化硅构成；所述上条型波导(4)是由材料硅构成。


2.如权利要求1所述的一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导，其特征在于，所述条-槽-条型波导结构还包括：二氧化硅媒介(5)；在所述下条型波导(2)、所述槽型波导(3)和所述上条型波导(4)两两之间通过所述二氧化硅媒介(5)隔开。


3.如权利要求1所述的一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导，其特征在于，所述下条型波导(2)由氮化硅组成，其在λ＝2μm处折射率n＝1.983。


4.如权利要求2所述的一种2μm波段的条-槽-条型极大负色散光波导，其特征在于，所述槽型波导(3)的夹板层(6)由硅制成，其在λ＝2μm处折射率n＝3.48；所述槽型波导(3)的槽芯(7)由二氧化硅制成，其在λ＝2μm处折射率n＝1.44；所述槽芯(7)处于两个所述夹板层(6)之间。


5.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠战强，张甜甜，
申请(专利权)人：西安邮电大学，南京蓝波湾光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61