光功率分配器及其制造方法技术

一种采用光束分离器和光束扩展器的光功率分配器和制造方法。该光功率分配器包括一个具有输入端口的输入光波导，一组具有至少两个输出端口的输出光波导，其中输出光波导的数目等于输出端口的数目，以及一个光束扩展器，该光束扩展器是由折射率高于输入和输出光波导外覆盖的材料构成，用预定比例分离该光到输出光波导。因此，该光功率分配器的长度变得较短并且插入损耗能够降低。不同的光功率分配器，可提供不同的分离比。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种光功率分配器，尤其涉及到一种使用光束分离器和光束扩展器的光功率分配器，以及制造这种光功率分配器的方法。一般来讲，一个光功率分配器是用于在多个区域中分配入射光。光功率分配器能够应用于各种领域如光通信系统或光通路网络，并且是一种用于光通信的基本元件。光功率分配器根据输出端口的数目可以分为1×2,1×4,1×8,…,1×N型，其中N=2m并且m是一个自然数。光通常是用一致的比例输出到每个输出端口。然而，在每个端口的分离比对特殊的目的可以是不同的。如附图说明图1A和1B所示，该光功率分配器是由每个都具有两个输出口以彼此并联再级连形式的连接成Y型分支光波导来扩展的，象一个树枝形。即，图1A所示的1×4类型光功率分配器是由每个都具有两个输出口以彼此串联并联的形式连接3个1×2Y-型分支光波导形成的，而图1B所示的1×8类型光功率分配器是通过以串联并联方式连接7个1×2Y-型分支光波导获得的。假设光功率分配器是通过上述方式扩展，当输出端口数量增加就需要更多的级连。因此，1×4分支光波导的长度或1×8分支光波导的长度是1×2分支光波导长度的两或三倍。此外，当光功率分配器的长度增加时，光传播的损耗也增加。在此，Y-型分支光波导的长度能够通过增加光波导结构内的分支角度而减少。然而，这种增加分支角度也增加了分支区域的辐射损耗，所以减少分支光波导的长度是有限制的。因此，为了增加分支角度同时又保持辐射损耗最小，一个具有特殊的结构分支区域已经设计成，并且一个微棱镜结构被插入到分支区域。为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种采用光束分离器和光束扩展器的光功率分配器，以致当光功率分配器输出端口扩展时不产生附加损耗并且不增加光功率分配器的长度。本专利技术的另一个目的是提供一种制造光功率分配器的方法。根据第一个目的的一个方面，这里提供的光功率分配器包括一个具有用来接收入射光的输入端口，以及通过该输入端口引导该入射光的输入光波导；一组具有至少两个输出端口的输出光波导，用来输出通过输入光波导入射的光到输出端口，其中输出光波导的数目等于输出端口的数目以及一位于入射在输入光波导的光朝向输出光波导传送的分支区域的光束分离器，该光束扩展器是由具有折射率低于输入和输出光波导芯的材料构成，用于按预定比例分离到输出光波导的光。该光功率分配器还包括位于入射在输入光波导的光向着输出光波导发散的分支区域外面的多个光束扩展器，该光束扩展器是由具有折射率高于输入和输出光波导外覆盖区域折射率的材料构成，用来均匀将该光分离到输出端口。更可取的是，该光束分离器具有三角形状，并且输出到输出端口的光是根据折射率，以及三角形的高和边长以预定比例分离的。根据第一个目的的另一个方面，这里提供的光功率分配器包括一个具有用来接收入射光的输入端口，以及通过该输入端口引导该入射光的输入光波导；一组具有至少两个输出端口的输出光波导，用来输出通过输入光波导入射的光到输出端口，其中输出光波导的数目等于输出端口的数目；以及位于入射在输入光波导的光朝向输出光波导传送的分支区域外侧附近的多个光束扩展器，光束扩展器是由具有折射率高于输入和输出光波导外覆盖区折射率的材料构成，用于均匀分离该光到输出端口。该光束分离器最好为三角形状，并且输出到输出端口的光是根据折射率，以及三角形的高和边长以预定比例分离的。还根据第一个目的的另一个方面，这里提供的1×4光功率分配器包括一个具有用来接收入射光的输入端口，以及通过该输入端口引导该入射光的输入光波导；具有四输出端口，用来将通过输入光波导入射的光输出到输出端口的四个输出光波导；一个位于入射在输入光波导的光向着输出光波导发散的分支区域的上下区域之间的对称点，并具有三角形形状的光束分离器，该光束分离器是由具有折射率低于输入和输出光波导芯的材料构成，用来根据折射率，以及三角形的高和边长以一个预定的比例分离到输出光波导的光；以及位于入射在输入光波导的光朝向输出光波导传送的分支区域外侧附近的多个光束扩展器，光束扩展器是由具有折射率高于输入和输出光波导外覆盖区折射率的材料构成，用来根据折射率，以及三角形的高和边长均匀分离该光到输出端口。该光束分离器的折射率与输入输出光波导的外覆盖区域的折射率最好是相同的，而光束扩展器的折射率与输入输出光波导芯的折射率是相同的。四输出光波导之间的分支角度最好是相同的。设四输出光波导从顶部被称为第一，第二，第三和第四输出光波导，则有一条虚线AA＇平行于输入光波导的宽度并且通过第一和第四输出光波导内侧之间的交叉点b，而一条虚线BB＇平行于输入光波导的宽度并且通过第二和第三输出光波导内侧之间的交叉点c，该光束分离器位于虚线AA＇和虚线BB＇之间分支区域的中心并且该光束分离器具有点c作为底的中心和点b作为三角形等长边之间交叉点的等腰三角形形状。光束扩展器最好位于虚线AA＇和虚线BB＇之间第一和第四输出光波导外侧附近，具有一个三角形形状，该三角形的一边是虚线BB＇的一部分，而该三角形的一个交叉点在虚线AA＇上。可以设四输出光波导从顶部被称为第一，第二，第三和第四输出光波导，则有一条虚线AA＇平行于输入光波导的宽度并且通过第一和第四输出光波导内侧之间的交叉点b，而一条虚线BB＇平行于输入光波导的宽度并且通过第二和第三输出光波导内侧之间的交叉点c，该光束分离器位于虚线AA＇和虚线BB＇之间分支区域的上下区域之间对称中心并且该光束分离器具有点b作为三角形等长边之间交叉点，并且高比虚线AA＇和虚线BB＇之间间隔大的等腰三角形形状。光束扩展器最好位于虚线AA＇和虚线BB＇之间第一和第四输出光波导外侧附近，具有一个三角形形状，三角形的交叉点在虚线AA＇上，并且三角形的高大于虚线AA＇和虚线BB＇之间的间隔。该光束分离器最好位于虚线AA＇和虚线BB＇之间分支区域的中心并且该光束分离器具有点c作为底的中心和点b作为三角形等长边之间交叉点的等腰三角形形状，并且在虚线BB＇上的第二与第三输出光波导之间的间隔等于三角形光束分离器的底边长度。根据第二个目的的一个方面，这里提供一种用来制造光功率分配器的方法，该光功率分配器包括一个用来导引入射光的输入光波导，至少两个用来导引通过输入光波导的入射光的输出光波导，一个用来分离入射光的光束分离器，该光束分离器位于入射在输入光波导的光向着输出光波导发散的分支区域并且由比输入输出光波导的芯折射率低的材料组成，以及用来扩展入射光的光束扩展器，该光束扩展器位于入射在输入光波导的光向着输出光波导发散的分支区域外面并且由比输入输出光波导的覆盖层折射率高的材料组成，该方法包括这些步骤(a)在基片上形成一层薄膜作为下覆盖层；(b)在步骤(a)中的薄膜上生长一层薄膜作为芯，其具有比步骤(a)的薄膜较高的折射率；(c)选择地腐蚀步骤(b)的生成物以形成光功率分配器的结构；以及(d)在步骤(c)的生成物上生长一层上覆盖层。该基片形成的材料最好是从硅(Si)，砷化镓(GaAs)和InP中选取，而下覆盖层，芯以及上覆盖层是由半导体薄膜形成。更可取的是，该基片是由硅或融化的二氧化硅形成，而下覆盖层，芯以及上覆盖层是由二氧化硅或聚合物形成。根据第二个目的的另一个方面，这里提供用来制造光功率分配器的方法包括一些步骤(a)在一个铁电基片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个光功率分配器包括：一个具有用来接收入射光的输入端口，以及通过该输入端口引导该入射光的输入光波导；一组具有至少两个输出端口的输出光波导，用来输出通过输入光波导入射的光到输出端口，其中输出光波导的数目等于输出端口的数目；以及一位 于入射在输入光波导的光朝向输出光波导传送的分支区域的光束分离器，该光束扩展器是由具有折射率低于输入和输出光波导芯的材料构成，用于按预定比例分离到输出光波导的光。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：申相永，宋炫采，李相润，张祐赫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]