宽带２×２光分路器制造技术

一种包括四端光学混频器的光学器件，该四端光学混频器能够将在两个输入端之一或两个输入端处提供的光功率以指定比例分配至两个输出端中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了多端口光波导元件，其采用在很宽的波长部分带宽 范围内基本为常数的功率平衡比，将来自一个或两个输入端的光功率 分配至两个输出端中。
技术介绍
近年来，在全球范围内掀起了采用宽带为越来越多的人提供访问 因特网和其他电子信息源的巨大热潮。现有的电话和有线电视网络已 被"改造"以为少数特权用户提供以每秒几百K比特或每秒几兆比特 的速率检索数字信息的性能。然而被广泛认可的是，为了使信息网络 变得真正的有趣、恰当的并且最重要的是能够传递商业上可行的服务， 需要采用更高的带宽以连接到更多的用户。现有的接入网络是为有线 电视和有线或无线电话服务设计的，在实践中其并不适于到达上述水 平。为了满足预期的需求，接入供应商(一般是电话或有线电视公司) 已经开始计划和安装将光纤从总局连接到用户住所或非常接近用户住 所的新光纤接入网络。这些新兴光纤网络中的主流结构大多是无源光网络，或称为PON。 这里"无源" 一词指的是这样的情况在接入供应商总局(CO)的光 线路终端(OLT)和例如在用户住所侧的光网络单元(ONU)之间，， 光纤网络没有有源的或动态组件。在目前的典型应用中，PON在CO和用户之间传输两个或三个数 据流。有从CO到用户的数字数据流("下行"数据)，从用户返回到 CO的数字数据流("上行")，和在某些情况下携带多频道视频的混合 模拟/数字下行数据流(即，有线电视信号)。通常地，以不同波长传输 这些数据流的每个使得它们更容易被OLT和ONU区分。 一般可在大 约1490纳米(S带)发送下行(OLT到ONU)数据，在大约1310纳 米(O带)发送上行(ONU到OLT)数据，并在大约1550纳米(C带)发送视频下行数据。也有人正在考虑将大约1250纳米到1625纳 米区域内的附加波长包括进来，以进一步提高网络传输数字流的能力。PON的节段总是被共享使得每一个OLT服务于数个ONU。对于 每个数字流，OLT每次只能为一个ONU提供服务(可能有下行数字广 播，但不是常见的操作)。视频流是典型的从OLT到所有ONU的自由 广播。ONU与网络中的信号同步使得在任何指定时刻下不多于一个 ONU与OLT通信。下行数据被做上标记使得只有为它专门服务的ONU 将数据传输到该用户的住所网络中。共享是通过在使用光分路器的 PON中将光纤网络分为几个分支来实现的，这将在该节段的所有下行 分支中被动地平均分配光功率。经过光分路器的上行信号按照平衡比 减少功率，但只是减小发送到OLT的上行流的功率，而不减小发送至 其它ONU的返回下行流。用于PON的光分路器一般服务于适当数量N (即32)的分支并且 可具有一个输入端(alXN分路器)或两个输入端(a2XN分路器)。 当要求将分路器功能与不可知波长服务复用器(即，将数字下行流和 视频结合起来而不考虑它们单独的波长)结合起来时使用2XN型分路 器，或者仅为了适应来增加其它服务的可能性而使用2XN型分路器。安装新的光纤接入网络的最大花费是"挖掘"成本，或者是将传 输组件(主要是光纤和分路器)从点A (即，OLT)安装到所有点B (即，ONU)。像这样，非常需要确保安装的传输网络尽可能具有适应 性，并且确保其可被用于目前为止未确定的未来网络需求。光纤网络 自身的容量远大于目前方案所使用的容量，并且只要其保持足够通用 化，就可被用于未来更大带宽的方案而不需要挖掘建立新的网络。在 这里"足够通用化"条件主要是指在1.25微米(1250纳米)到1.65 微米(1650纳米)范围内传输特性与波长无关。这就意味着非常需要 OLT和ONU之间的光纤和其它光组件在大约30n/。的部分带宽上是对波 长不敏感的。在这里，为了方便起见而不是根据任何已有惯例，该波 带被称为"超宽"波长范围。对于N为8、 16、 32、 64或128的1XN和2XN分路器，优选的 分路器技术是平面光波导(Planar Lightwave Circuit)。对于N等于2 或4的情况，取决于成本/性能的要求，熔融拉锥式光分路器也是可能6具有竞争力的。对于N不是2的幂或大于128的情况，还没有研究出 很好的分路器技术，因此不建议N取这样的值。平面光波导，或者可交换使用的印刷光波导(PLC)是通常通过与 用于制造集成电路的复制工艺相近的方法在衬底的表面上制造的光波 导系统。即使当PLC变得越来越复杂和精密，正如在集成电路中那样， 它们仍主要由少数基本回路元件构成。基本波导回路元件之一是四端 混频器。该器件的每个端口具有各种综合性能，可基本上用于导入混 频器中或从混频器中提取的光信号，或甚至同时用于两个方向。但是， 四端光学混频器几乎不变的特征在于具有两个"输入"端和两个"输 出"端，其隐含的知识是可从该规格衍生出其它的性能模式。当以这 种方式规定该四端混频器的性能时，通常称之为2X2耦合器或2X2 分路器。当每个耦合器的输出端与IX (N/2)分路器回路元件的输入 端连接吋，组合回路提供2XN分路器的功能。当N是2的幂时，可以将1X2分路器或2X2分路器进行串联来 得到1 XN分路器。本领域中已知有三端1 X2分路器，其能在超宽波 长范围内提供足够均一的功率分配，并且能以多种非显然的 (non-trivial)、但被充分证明的方法来制造。2XN分路器的第一级必 须是四端2X2器件。因此，具有生产波长不敏感型2XN分路器的能 力，并通常足以提供生产波长不敏感型2X2分路器的能力是必须的。在2X2光分路器中，进入两个输入端中任一端口的光从两个输出 端出射。这里，输入端和输出端是用于确定具体端口的术语，并不是 指光传输的具体方向。例如，在2X2光分路器中，光可从输出端进入 并从输入端出射。可选的是，光可同时进入两个输入端。最常见的2X2波导分路器回路元件是谐振定向耦合器。由于自身 的波长相关性，此种简单的定向耦合器单独使用不适于用作2XN分路 器的输入级。谐振定向耦合器一般只在大约3%的部分带宽上显示± l/2-dB的稳定平衡比。另一种2X2分路器，被称为绝热式2X2分路器，已知可更大的 波长范围内表现为对波长不敏感，假设其足够长。下列因素使得这种 分路器通常不适合用于PON的2XN分路器所需要的极窄的聚光锥 很难一致地进行制造；且需要获得30%部分带宽的足够器件长度比谐振定向耦合器长很多倍，整个2XN分路器的尺寸变得过大以至于无法 符合所需的封装尺寸，并且制造成本太高。而且，已知的减小标准光 波导回路元件尺寸的方法不能减小绝热器件的尺寸，并且实际上经常 需要增大绝热器件的尺寸。对于作为用于商用规模PON网络的配置的 商品的实用的绝热式2X2分路器，很难有任何前景。
技术实现思路
下面对本专利技术进行简要概述以提供对本专利技术某些方面的基本了 解。此概要并非本专利技术的完整描述。其目的既不是确定本专利技术的重要 或关键要素，也不是要圈定本专利技术的范围。相反的，此概述的唯一目 的是以简化形式提出本专利技术中的一些概念，作为在下文中提出的更详 细说明的序言。在传统的2X2分路器中，要在宽带波长上获得均等分路是困难的 /不可能的，尽管对于给定波长来说均等分路一般不是问题。本专利技术提 供了四端光波导元件，其采用在很宽的波长部分带宽范围内基本为常 数的功率平衡比，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学器件，其包括：　包括第一２×２分路器的交叉组件，所述第一２×２分路器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；　包括第二２×２分路器的非正交组件，所述第二２×２分路器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；　第一光波导，其具有第一光程长度、与所述交叉组件的所述第一输出端或所述第一输入端光学连接的第一末端以及与所述非正交组件的所述第一输入端或所述第一输出端光学连接的第二末端；和　第二光波导，其具有不同于所述第一光程长度的第二光程长度、与所述交叉组件的所述第二输出端或所述第二输入端光学连接的第一末端以及与所述非正交组件的所述第二输入端或所述第二输出端光学连接的第二末端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K麦格里尔，AJ蒂克纳，H徐，
申请(专利权)人：尼奥弗托尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]