一种机械补偿式无热阵列波导光栅及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种波分复用系统技术，具体是一种机械补偿式无热阵列波导光栅及其制备工艺,该波导光栅包括输入光纤阵列、输出光纤阵列、芯片、补偿基座；输入光纤阵列与芯片的输入波导连接；输出光纤阵列与芯片的输出波导连接；芯片固定于补偿基座上端，并与输入光纤阵列及输出光纤阵列连接；补偿基座作为芯片的支撑底层；补偿基座上设置机械补偿结构。将无热阵列波导光栅的芯片分割为两部分，设置机械补偿结构使分割后的两个部分在温度变化时产生相对移动，从而补偿无热阵列波导光栅的芯片波长由温度引起的偏移。补偿后的无热阵列波导光栅输出中心波长随温度变化规律，为非线性关系。通过机械方式进行补偿，波导光栅能够在工作温度范围内正常工作，实现其中心波长能够稳定于合理范围内。定于合理范围内。定于合理范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种机械补偿式无热阵列波导光栅及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种波分复用系统技术，具体是一种机械补偿式无热阵列波导光栅及其制备工艺。

技术介绍

[0002]阵列波导光栅(简称AWG)作为波分复用系统中的重要组成部分，易于制成波长间隔小且通道数多的波分复用器件，输出频谱可根据设计做成平坦响应的频谱。
[0003]从补偿技术上，AWG可分为有热阵列波导光栅(简称TAWG)和无热阵列波导光栅(简称AAWG)。TAWG主要使用电路控制加热片使芯片温度保持在相对稳定的状态，外界环境温度变化不会对芯片温度产生太大影响，以此达到稳定其中心波长的目的。这种有热型阵列波导光栅会产生额外的能源消耗，电控单元也会降低系统的可靠性，需要供电的特性也限制了其应用场景。AAWG内部使用机械补偿方式来减小芯片随温度改变而产生的波长漂移影响，不需要额外供电，同时可靠性也得到很大改善，因此更加受到欢迎。
[0004]AAWG芯片通常是硅基波导材料，具有较高的热光系数，折射率会随温度的变化而变化，输出中心波长也相应地变化，且输出中心波长随温度的变化成线性关系，波长随温度变化率大约为11pm/℃。
[0005]AAWG商业级工作温度要求
‑
5℃～65℃(工业级温度
‑
40℃～85℃)，最大工作温度范围达到125℃。在这个温度范围内，AAWG芯片本身中心波长偏移超过
±
600pm(如图1补偿前曲线所示)，特别是随温度的漂移量加大，AAWG其它相关指标(比如插入损耗、平坦度、隔离度等)会急剧劣化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种机械补偿式无热阵列波导光栅及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种机械补偿式无热阵列波导光栅，包括输入光纤阵列、输出光纤阵列、芯片、补偿基座；
[0009]其中，输入光纤阵列与芯片的输入波导连接，用于接收外部信号光；
[0010]输出光纤阵列与芯片的输出波导连接，用于接收芯片端信号光，并传输到需求端；
[0011]芯片固定于所述的补偿基座上端，同时与输入光纤阵列及输出光纤阵列连接，用于对信号光波的长复用及解复用，所述补偿基座作为芯片的支撑底层；
[0012]补偿基座上设置有机械补偿结构。
[0013]如上所述的机械补偿式无热阵列波导光栅：所述机械补偿结构包括补偿杆，所述补偿基座与所述补偿杆贯穿连接，用于对芯片的波长温度性能补偿，约束及保持芯片的波长温度性能稳定。
[0014]如上所述的机械补偿式无热阵列波导光栅：所述补偿杆穿过补偿基座并与旋钮组
件连接，所述旋钮组件用于约束补偿基座二次延伸，从而保持芯片的波长温度性能稳定。
[0015]如上所述的机械补偿式无热阵列波导光栅：所述机械补偿结构还包括旋钮组件，所述旋钮组件包括第一锁定旋钮、第二锁定旋钮、第三锁定旋钮、以及第四锁定旋钮。
[0016]如上所述的机械补偿式无热阵列波导光栅：所述旋钮组件贯穿补偿杆，旋钮组件中的第一锁定旋钮、第二锁定旋钮为一组；旋钮组件中的第三锁定旋钮、以及第四锁定旋钮为另一组；
[0017]两组所述锁定旋钮分别位于补偿基座的两侧，用于将芯片的波长锁定并得到精确的中心波长。
[0018]如上所述的机械补偿式无热阵列波导光栅的制备工艺：包括如下步骤：
[0019]步骤一，将输入光纤阵列与芯片的输入波导连接，通过高精度六维调节方式把外部信号光精确耦合进入到无热阵列波导光栅的芯片公共端，通过选择合适公共端口使实际输出中心波长与相应通道I TU波长附近；
[0020]步骤二，将芯片固定于所述的补偿基座上端，同时与输入光纤阵列和输出光纤阵列连接；通过调制使通道之间存在固定光程差，以达到实现对信号光波长复用和解复用功能；
[0021]步骤三，将输出光纤阵列与芯片的输出波导连接，通过高精度六维调节方式与无热阵列波导光栅的芯片的输出端对接，然后把从芯片的一端接收到的信号光传输到需求端；同时通过选择合适的输出端口使不同通道实际输出中心波长偏移尽可能一致，以提升产品抗温性能；
[0022]步骤四，将补偿基座与补偿杆贯穿连接，补偿基座通过材质和膨胀系数的调制(膨胀系数为低膨胀系数)，降低温度对包括芯片和补偿基座的芯片组件的影响，约束芯片的波长温度性能出现不规律变化，保持芯片的波长温度性能稳定；
[0023]步骤五，将补偿杆穿过补偿基座，并与四个锁定旋钮连接，选择合适线膨胀系数的补偿杆，利用其与补偿基座的膨胀系数差异，再次实现波长温度补偿相互抵消，约束补偿基座形变二次延伸，达到保持芯片的波长温度性能稳定；
[0024]步骤六，将旋钮组件贯穿补偿杆，使旋钮组件中的两组锁定旋钮位于补偿基座的两侧，在常温波长校准完成后，根据要求锁定并精确得到输出端口中心波长，位于相应通道I TU波长；
[0025]步骤七，对芯片的波长温度性能进行补偿，控制输入端的切割缝隙宽度
Δ
W，
□
W越大输出端口中心波长越偏短波，
Δ
W越小输出端口中心波长越偏长波；
[0026]步骤八，对
Δ
CW进行定义，使
Δ
CW＝CW(Hi gh T)
‑
CW(Low T)；
[0027]其中，CW(H igh T)为AAWG某输出通道在高温条件下实测中心波长；
[0028]CW(Low T)为AAWG某输出通道在低温条件下实测中心波长。
[0029]如上所述的机械补偿式无热阵列波导光栅的制备工艺：所述步骤四中，补偿基座的材质和膨胀系数的调制通过选择低膨胀系数的导热板材料；所述补偿基座的结构与芯片的结构相适配，包括补偿基座的补偿缝隙位置，臂长臂宽，补偿夹角。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中将无热阵列波导光栅的芯片分割为两部分，在两部分之间设置机械补偿结构作为驱动器使分割后的两个部分在温度变化时产生相对移动，从而补偿无热阵列波导光栅的芯片波长由温度引起的偏移。经过补偿后，
无热阵列波导光栅输出中心波长随温度变化规律，从原来线性关系转化成非线性关系，类似二次函数抛物线曲线。
[0031]通过机械移动方式来对波长随温度的变化进行补偿，使得无热阵列波导光栅能够在工作温度范围内正常工作，实现其中心波长能够稳定于合理范围内。
附图说明
[0032]图1为无热阵列波导光栅(AAWG)温度补偿前后波漂与温度关系图。
[0033]图2为本专利技术提供的机械补偿式无热阵列波导光栅的结构示意图。
[0034]图3为本专利技术的制备工艺中定义的
Δ
CW的示意图。
[0035]图4为本专利技术的制备工艺提供的辅助模型的示意图。
[0036]图5为通过本专利技术的制备工艺制得的机械补偿式无热阵列波导光栅的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械补偿式无热阵列波导光栅，其特征在于，括输入光纤阵列(110)、输出光纤阵列(120)、芯片(130)、补偿基座(140)；其中，输入光纤阵列(110)与芯片(130)的输入波导连接，用于接收外部信号光；输出光纤阵列(120)与芯片(130)的输出波导连接，用于接收芯片端信号光，并传输到需求端；芯片(130)固定于所述的补偿基座(140)上端，同时与输入光纤阵列(110)及输出光纤阵列(120)连接，用于对信号光波的长复用及解复用，所述补偿基座(140)作为芯片(130)的支撑底层；补偿基座(140)上设置有机械补偿结构。2.根据权利要求1所述的一种机械补偿式无热阵列波导光栅，其特征在于，所述机械补偿结构包括补偿杆(150)，所述补偿基座(140)与所述补偿杆(150)贯穿连接，用于对芯片(130)的波长温度性能补偿，约束及保持芯片(130)的波长温度性能稳定。3.根据权利要求2所述的一种机械补偿式无热阵列波导光栅，其特征在于，所述补偿杆(150)穿过补偿基座(140)并与旋钮组件(160)连接，所述旋钮组件(160)用于约束补偿基座(140)二次延伸，从而保持芯片(130)的波长温度性能稳定。4.根据权利要求3所述的一种机械补偿式无热阵列波导光栅，其特征在于，所述机械补偿结构还包括旋钮组件，所述旋钮组件包括第一锁定旋钮(1601)、第二锁定旋钮(1602)、第三锁定旋钮(1603)、以及第四锁定旋钮(1604)。5.根据权利要求4所述的一种机械补偿式无热阵列波导光栅，其特征在于，所述旋钮组件(160)贯穿补偿杆(150)，旋钮组件(160)中的第一锁定旋钮(1601)、第二锁定旋钮(1602)为一组；旋钮组件(160)中的第三锁定旋钮(1603)、以及第四锁定旋钮(1604)为另一组；两组所述锁定旋钮分别位于补偿基座(140)的两侧，用于将芯片(130)的波长锁定并得到精确的中心波长。6.一种如权利要求5所述的机械补偿式无热阵列波导光栅的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，将输入光纤阵列(110)与芯片(130)的输入波导连接，通过高精度六维调节方式把外部信号光精确耦合进入到无热阵列波导光栅的芯片(130)公共端，通过选择合适公共端口使实际输出中心波长与相应通道ITU波长附近；步骤二，将芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑美，刘飞荣，
申请(专利权)人：深圳市飞宇光纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：