一种平面光学波导光分路器，从输入端到输出端实质上没有偏振相关损耗，包括：第一光学波导，当光线辐射进所述波导输入端时支持第一偏振模式和第二偏振模式；第二光学波导，具有与第一光学波导相邻并接近的至少一个耦合部分，用来接收自第一光 学波导辐射进第二光学波导的部分光线，所述耦合部分本身以实质上偏振相关方式耦合光线，使得第一偏振模式比第二偏振模式更强地从第一光学波导耦合进第二光学波导中；第二光学波导的一部分与耦合部分有明显的区别，它至少有一个预定的弯曲部分，以使第 一偏振模式的光比第二偏振模式的光更有效地辐射出波导的弯曲部分，进入弯曲部分的包层，因此有效地消除来自耦合部分的偏振相关性，留在第二光学波导中的光线通过弯曲部分后从输出端出射。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光波导分路器，该分路器从输入端口到输出端口实质上没有偏振相关损耗。
技术介绍
光学分路器应用于许多光网络，诸如应用作为功率平衡、信号监测或是放大或衰减中的反馈控制。光学分路器可以转移或分流一小部分预定信号功率，随后可测量该信号功率以确定主信号中的功率而不明显地衰减主信号。虽然，光学分路器通常用来分流输入信号的一小部分，但它也可以分流50％以上的输入信号。光学分路器的要求通常是对信号通道的插入损耗低，以及对分路器通道有最小的波长相关损耗(WDL)和偏振相关损耗(PDL)。偏振相关损耗定义为在所有可能的偏振态下一个光学元件或系统传输中最高值与最低值之差的变量。它是在所有偏振态下一个光学器件所有可能传输状态中最大值与最小值的比率。PDL(dB)＝10×Log(Pmax/Pmin)作为一个例子，光学分路器的技术规范为i.插入损耗(信号通道) ＜0.2dBii.偏振相关损耗(分路器通道) ＜0.2dBiii.波长均匀性(分路器通道)＜0.2dBiv.分路器耦合系数 2-5％在波导器件中制作光学分路器的一种最普通方法是采用如图1a所示的定向耦合器10。定向耦合器的工作原理基于耦合模式理论，它在相关文献中有充分的描述。Derwyn C.Johnson和Kenneth O.Hill的美国第4,291,940号、4,779,945号、4,900,119号、5,004,316号和5,054,874号专利中公开了定向耦合器，附于此作为参考。根本上说，是将两个波导以预定长度紧密地靠近，使来自一个波导的光耦合到相邻波导中。耦合进相邻波导的光量取决于若干因素，包括但不限于波导的折射率分布、波导间的间隔和耦合区域的长度。图1b中的曲线示明两种偏振模式下从波导1到波导2的耦合效率与耦合长度的相关函数。如图1b所示，耦合效率与耦合长度成正弦关系，两种偏振有稍微不同的周期。耦合模式理论指出，波导间的耦合效率依赖于定向耦合器长度而服从正弦关系。定向耦合器10为光学分路器提供一种合适的装配块，由此，对于给定的设计可以调整耦合器长度来改变从主信号波导上耦合或分流出的光量。定向耦合器的额外插入损耗一般都很低，因此，可以满足在信号通道中低插入损耗和精确控制分路器耦合比的要求。不过，对于基于二氧化硅-硅的光学分路器，也就是在硅基底上覆盖掺杂二氧化硅组成的波导器件，难以得到低PDL的分路器。对于基于全二氧化硅光纤的分路器，其纤芯和包层材料之间的热膨胀不匹配度低(通常小于0.5ppm)。虽然，抽拉光纤是一个高温过程，热膨胀系数(CTE)不匹配度低意味着在材料中产生的热应力相对于平面二氧化硅-硅器件来说很小，因此由应力引起的二次折射在这种光纤中同样也很小。相反，二氧化硅-硅器件之类的平面波导中，纤芯、包层和基底材料之间有很大的热膨胀系数不匹配，这是因通常需要一个比已蚀刻纤芯层低得多的低温来沉积最后一层包覆层造成的。器件的处理过程会引起热应力，在波导区域导致应力引起的二次折射。基于定向耦合器之分路器的偏振相关性周知地是因应力引起的二次折射造成的，它导致两种偏振模式下耦合长度的不同(PDCR-偏振相关耦合比)。对于TM偏振来说，如图1b所示，TM模式的耦合增强时其耦合长度较短，图中示意表明两种波导中耦合区域长度与功率正弦变化间的函数关系。耦合强度的不同表明，与TM曲线相比TE曲线在长度轴上相对右移。尽管分路器设计于很小的耦合比，但实际数据表明，即使分路器功率比为-15dB，由PDCR引起的PDL仍然处于不能接受的程度。对于二氧化硅-硅器件，一种来用获得偏振无关性分路器功能的方法是采用具有相反光学特性的附加波导器件来补偿定向耦合器分路器输出中TM模式的不平衡性或高耦合比，如对TM模式提供高的损耗。这种方案公开在Henry等人的美国第5,539,850号专利中，其中补偿是择优地应用也是TM模式耦合的第二定向耦合器获得的。其结构示于图2中，图中具有输入主干波导22的第一定向耦合器20与第一支臂24耦合，该支臂本身起主干支臂的作用，在这个主干支臂上配置有第二补偿耦合器26，耦合到进不使用的分支28。分路器波导27具有补偿的输出。通常，这种补偿通过选择一个短的和一个长的耦合长度来完成，使它们以如图1b所示的相反正弦峰进行传输，其中不同偏振的光线传播有相反的正弦峰符号。本专利技术的一个目的是在输入端和输出端之间提供一种相对便宜、过程可控和光学回路实质上没有PDL的光学分路器，以免在输入端和输出端之间遭受很大的PDL。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种从输入端到输出端实质上没有偏振相关损耗的平面光学波导光分路器，包括光学波导，当光线辐射进所述波导输入端时支持第一偏振模式和第二偏振模式第二光学波导，具有与第一光学波导相邻并接近的至少一个耦合部分，用来接收自第一光学波导辐射进第二光学波导的部分光线，所述耦合部分本身以实质上偏振相关的状态耦合光线，使得第一偏振模式比第二偏振模式更强地从第一光学波导耦合进第二光学波导中；第二光学波导的一部分与耦合部分有明显的区别，它至少有一个预定的弯曲部分，以使第一偏振模式的光比第二偏振模式的光更有效地辐射出波导的弯曲部分，进入弯曲部分的包层，因此有效地消除来自耦合部分的偏振相关性，留在第二光学波导中的光线通过弯曲部分后从输出端出射。根据本专利技术，还提供一种平面光学波导系统，包括一个支持第一偏振模式和第二偏振模式的第一光学波导，并包括有至少一个与第一光学波导相邻并接近的耦合部分的第二光学波导，用来分流自第一光学波导进光入第二光学波导的一部分光线，工作时，从第一光学波导耦合进第二光学波导的第一偏振模式光线有插入损耗I11，它远小于耦合进第二光学波导的第二偏振模式光线的插入损耗I21，其中插入损耗差IΔ＝I21-I11，IΔ＞0，这里的改进包括第二光学波导的一部分至少有一个弯曲，因而使第一偏振模式的光比第二偏振模式的光更有效地辐射出所述弯曲部分的纤芯，以至实质上使插入损耗差IΔ为零。根据本专利技术还提供一个平面波导补偿的分支，包括用来传输具有TE和TM模式、线性非偏振光信号的一个平面光学主干波导；一个能够支持TE和TM模式并光学耦合到主干波导的平面光学分支波导，使得主干波导内光信号传输的至少一部分不平衡地耦合进分支波导，从主干波导耦合进分支波导的光信号的该至少一部分其TM模式的耦合强于TE模式的耦合；其中，对此进行光学耦合并用来接收至少一部分光信号的，所述分支波导部分或即一个波导部分，具有预定半径的至少一个弯曲，用来补偿从主干波导上光学耦合分支波导的光线引起的TM模式和TE模式中的不平衡。在传输许多光信号并在同一基底中有许多分离的主干波导的芯片中，每个主干波导都有一个由分离的耦合区域进行光学耦合的分支波导，光线从每个主干波导耦合到各别的分支波导时，每个耦合区域内的每个光学耦合都引起TE模式耦合和TM模式耦合中的不平衡，这里的改进包括每个分支波导在所述耦合区域的下游有一个至少具有预定弯曲的波导区域，用来抵消和补偿所述不平衡，以有效地使TE和TM模式中的所述不平衡为零。附图说明本专利技术的实施例将结合下列附图进行说明，其中图1是根据本专利技术一个实施例的定向耦合器示意图。图1a是现有技术定向耦合器的示意图。图1b是现有技术定向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·J·多尔蒂，孙庞晨，邓肯·W·哈伍得，
申请(专利权)人：JDS尤尼费斯公司，
类型：发明
国别省市：
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