平面光波电路光分路器/混频器制造技术

描述了具有将输入波导部分与输出波导部分连接的摇摆过渡部分的平面波导结，其中所述摇摆过渡具有与所述输入波导和所述输出波导匹配的交替段以有效地转换光信号。所述平面波导结可用于形成有效的光分路器、混频器或分接件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
平面光波电路光分路器/混频器
[0001]本申请是申请日为2018年04月16日、进入中国国家阶段日为 2019年12月06日、申请号为201880037966.9(“平面光波电路光分路器/混频器”)的中国专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及平面光波电路的低光学损耗无源光耦合器/分路器。本专利技术还涉及用于形成包括低损耗光耦合器的平面光波电路的方法。

技术介绍

[0003]平面光波电路(PLC)技术已经成为将现有和新的光学部件功能集成到基于芯片的石英波导集成光学电路中的主要技术平台。例如，参见K.Okamoto(2010)的“Fundamentals of OpticalWaveguides”(Academic Press)，通过引用并入本文中以了解光学波导技术和平面光波电路的形成。Y形分支波导是广泛的光学电路中重要的集成光学器件电路元件。Y形分支波导用于将来自单个波导的光信号分配到两个分开的波导中(“分路器”)；或者重组沿分开的路径传播的两个光信号(根据干涉原理)(“合路器”)。Y形分支波导的这种1x2 性质通过Y形分支电路元件的集成级联(integrated cascading)扩展到更大的分开或合并比。
[0004]由于导线包含电信号的传播，因此光学波导不“包含”光信号的传播。波导仅影响光信号沿其路径或其路径附近的传播。波导结构中的缺陷通常导致光信号的一些光仅从波导传播而去。这导致引导的光信号中能量减小且信号完整性降低。因此，这种波导电路元件的重要设计目标是使它们具有尽可能少的过量损耗。由于通常级联Y形分支元件以生成更大的歧管(manifold)，因此即使每个Y形分支中的损耗百分比很小，也可能导致不良的电路损耗。
[0005]光学网络通常包括传输组件，这些传输组件被设计为在合理距离内传输波长带。波长带通常包括旨在用于多个客户/用户的信号。因此，单个光纤可以用于同时传输多个信号，随后划分这些信号以进行传送。类似地，在最终划分以进行路由和/或传送之前，合并各个信号以通过公共线路进行传输。因此，将各个带划分为的较小的波长范围，这些较小的波长范围对应于与各个用户(包括少量用户的聚合)相关的信号，并且复用和解复用功能可以用于用于公共线路的合并后的信号与用于与各个用户进行路由和/或交互的各个信号之间的转换。平面光波电路通常有效地用于许多光学功能，这些光学功能是用于波分复用的。

技术实现思路

[0006]在第一方面中，本专利技术涉及一种平面波导结，包括至少一个输入波导部分、至少两个输出波导部分、以及将至少一个输入波导部分和至少两个输出波导部分光学连接的过渡波导部分。过渡区可以包括沿光路交替的间隙段和无间隙段。横向于光路的波导芯部段的间隙段与由光芯部中的间隙分开的至少两个输出波导部分相对应，并且无间隙部分具有横向连续芯部，该横向连续芯部的总宽度在间隙段处的芯部的横向宽度总和的
±
25％内。过
渡部分可以具有至少3个间隙段和至少 3个无间隙段。
[0007]在另一方面中，本专利技术涉及一种光混频器，包括：a)弯曲波导，该波导包括输入波导部分、耦合部分和终止部分；以及b)Y形分路器，放置来在耦合部分处光学耦合到弯曲的波导。Y形分路器可以包括输入波导部分、过渡部分、第一输出部分和第二输出部分，其中过渡部分将输入波导部分与第一输出波导部分和第二输出波导部分光学连接。通常，输入部分包括从w的初始宽度变宽到2w+g的锥形。锥形可以被配置用于与弯曲的波导进行光学耦合，使得弯曲波导中的零阶模耦合到输出波导部分中的一阶模，并且其中过渡部分包括沿光路交替的间隙段和无间隙段，具有横向于光路的波导芯部的间隙段与由光核中的间隙分开的两个输出波导部分相对应，以及无间隙段具有横向连续芯部。
[0008]该光混频器可以用于控制光信号输出的方法中，其中该方法包括合并两个光信号，并且将合并后的光信号引导到过渡区中，以基于两个光信号的相位关系将所选的光信号引导到第一输出部分和第二输出部分中。通常，为了形成合并的光信号，第一光信号处于零阶模且第二光信号处于第一阶模，以提供两个光信号在Y形分路器的输入部分内的干涉来形成合并的光信号。该方法可用于实现可变的光衰减、光切换(optical switching)或偏振分束。关于偏振分束的实施例，第一光信号的第一偏振相对于第二光信号的相应偏振180度异相到达混频器，并且第一光信号的第二偏振相对于第二光信号的相应偏振同相到达混频器。
[0009]在又一方面中，本专利技术涉及一种非对称的光学结，包括：输入波导部分、第一输出波导部分、第二输出波导部分、以及将所述输入波导部分与所述输出波导部分连接的过渡波导部分，其中第一输出波导部分在过渡部分处具有垂直于光路的宽度比第二输出部分的相应宽度大至少约10％。通常，过渡段包括沿光路交替的间隙段和无间隙段，该间隙段具有横向与光路的波导芯部，这些波导芯部与由光芯部中的间隙分开的两个输出波导部分相对应，并且无间隙段既有横向连续芯部。
附图说明
[0010]图1是理想的1x2光分路器的芯部在平面结构中的俯视图。
[0011]图2是图1的理想1x2分路器的光场强度的仿真图，其中该仿真描绘了光学强度从单个波导到分开波导中的分开。
[0012]图3是归一化为总光学强度的、图1的分开波导中的一个分开波导内沿波导的位置的函数的仿真光学模强度的曲线图。
[0013]图4是实际生产的近似于图1的理想分路器的芯部的俯视图，其中尖锐的锥形间隙被与该间隙相符的边缘代替。
[0014]图5是图4的1x2分路器的光场强度的仿真图。
[0015]图6是归一化为总光学强度的、图4的分开波导中的一个分开波导内沿波导的位置的函数的仿真光学模强度的曲线图。
[0016]图7是基于图4的分路器设计的修改的改进的光分路器的实施例的芯部的俯视图，其具有一些添加的结构以辅助光学强度的分开。
[0017]图8是图7的所述1x2分路器的光场强度的仿真图。
[0018]图9是归一化为总光学强度的、图7的分路器设计内的沿着波导的位置的函数的光
学模强度的曲线图。
[0019]图10是1x2光分路器的局部俯视图，其中如图4中所示的过渡区被摇摆(waggled)过渡部分替代，该摇摆过渡部分以放大的分开示图在底示图中示出。
[0020]图11是图10的下挖剪图像的摇摆过渡部分的局部视图，其中带有指示设计参数的标记。
[0021]图12是摇摆过渡的备选实施例的局部视图，其中间隙在横向和纵向上均增大。
[0022]图13是具有备选结构的单个摇摆部分的局部视图，其其中移除了连接段以形成跨摇摆的矩形间隙。
[0023]图14是具有图10的结构的单个摇摆部分的局部视图，其中这些部分被标记为与图13的备选实施例形成对比。
[0024]图15是示出了用具有摇摆过渡的1x2光分路器获得的光信号的分开场强度的仿真图。
[0025]图16是具有摇摆过渡的1x2光分路器的俯视图，以放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称光学结，包括输入波导部分、第一输出波导部分、第二输出波导部分、以及将所述输入波导部分与所述输出波导部分相连接的过渡波导部分，其中，所述第一输出波导部分在所述过渡部分处垂直于光路的宽度比所述第二输出部分的相应宽度大至少约10％，并且其中，所述过渡部分包括沿光路交替的间隙段和无间隙段，横向于所述光路的波导芯部的所述间隙段与由光芯部中的间隙分开的两个输出波导部分相对应，并且所述无间隙段具有横向连续芯部。2.根据权利要求1所述的非对称光学结，其中，所述波导包括石英玻璃。3.根据权利要求1或权利要求2所述的非对称光学结，其中，从所述输入波导部分传输到所述过渡波导部分的光学强度的小于10％的光学强度传播通过所述第二输出波导部分。4.根据权利要求1至3中任一项所述的非对称光学结，其中，所述过渡部分具有6至...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼，
申请(专利权)人：新飞通光电公司，
类型：发明
国别省市：