用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器制造技术

用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器，包括输入第一光信号的输入光纤，第一发射机和第二发射机，输入光纤通过光分束器与一多模波导耦合器的输出臂连接；多模波导耦合器的输入直通臂将第一光信号传送至接收机；第一发射机与多模波导耦合器的输入耦合臂连接，第二发射机通过弯曲波导与多模波导耦合器连接，第二、第三光信号由输出臂输出；弯曲波导包括弯曲段和与输入耦合臂平行的直线段；输入耦合臂为直波导，输入耦合臂与直线段形成平行波导耦合区域，输入耦合臂与弯曲段形成直波导－弯曲波导耦合区域，直波导－弯曲波导耦合区域采用有限差分光束传播法耦合第二、第三光信号。本实用新型专利技术具有器件尺寸小，传输损耗小的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤接入网络领域，尤其是用于光纤到户(FTTH)的单纤三向复 用器，特别是一种基于平面集成光路技术(PLC，Planar Lightwave Circuit)的单纤三向复用器。
技术介绍
随着光纤接入网络技术的长足进展，以及IPTV、视频点播和网络游戏等业务量的 增加，用户对接入带宽的需求进一步增加，对光纤接入网络要求越来越高，FTTH已经成为光 纤接入网络的主要技术方案，而无源光网络(P0N)技术是FTTH的主流技术，它可以实现视 频、语音、数据三网合一。在用于FTTH的P0N技术中，实现光线路终端(0LT)和终端用户 之间通信的核心器件就是单纤三向复用器，研制出满足通信带宽要求、低成本、低损耗的单 纤三向复用器是应用领域的实际需求，因此具有非常重要的意义。这些实际要求也是制约 FTTH技术推广的关键因素。单纤三向复用器的主要功能，是将0LT输出的波长1490nm的语音信号和波长 1550nm的视频信号，以及用户上传的波长1310nm信号复用进一根光纤，用户可以通过 接收机分别接收1490nm语音信号和波长1550nm视频信号。目前实际应用的单纤三向 复用器基于分立器件技术，具有不易于封装、耦合损耗大和成本高等缺点；而利用集成 光学技术的单纤三向复用器，目前多集中于基于多模波导耦合器(MMI)和基于阵列波导 光栅(AWG)两大类，具有耦合损耗低，结构紧凑以及易于大规模集成的优点。其中匪I 又具有偏振损耗低、加工容差大等优点，但是由于利用传统的自成像现象和波分复用原 理设计，器件的长度很长、不够紧凑。与本技术最接近的现有技术是采用两个级联 的匪I构成的单纤三向复用器，参见附图1，并采用基于弱导条件下额外自成像现象来 减小器件的长度(Jong-KyunHong, Sang-Sun Lee, PLC-based novel triplexer with a simple structurefor optical transceiver module application, IEEE Photonics TechnologyLetters，vol. 26, No. 1，pp21_23，2008)，然而这种结构中，MMI 的输出臂、输入直 通臂和输入耦合臂均为带弯曲段的波导，而弯曲波导的长度大，加工成本高，导致器件尺寸 大、传输损耗高的缺点，并且没有考虑带宽要求。另外，现阶段所有国内外研究者更多关注 于单纤三向复用器件核心芯片结构的设计，对于单纤三向复用器中的输入光纤工作状态的 监控还没有涉及。
技术实现思路
为克服现有技术的器件尺寸大，传输损耗高的缺点，本技术提供了一种器件 尺寸小，传输损耗小用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器。用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器，包括输入第一光信号的输入光 纤，发射第二光信号的第一发射机和发射第三光信号的第二发射机，所述的输入光纤通过 光分束器与一多模波导耦合器的输出臂连接；所述的多模波导耦合器的输入直通臂将第一光信号传送至接收机；所述的第一发射机与所述的多模波导耦合器的输入耦合臂连接，所 述的第二发射机通过弯曲波导与所述的多模波导耦合器连接，所述的第二、第三光信号由 所述的输出臂输出；所述的弯曲波导包括弯曲段和与所述的输入耦合臂平行的直线段；其特征在于所述的输入耦合臂为直波导，所述的输入耦合臂与所述的直线段形 成平行波导耦合区域，所述的输入耦合臂与所述的弯曲段形成直波导-弯曲波导耦合区 域，所述的直波导-弯曲波导耦合区域采用有限差分光束传播法耦合所述的第二、第三光 信号。所述的第一光信号为波长为1310nm的光波，第二光信号为波长为1550nm的光波， 第三光信号为波长为1490nm的光波。进一步，所述的单纤三向复用器还设有能分别获取各光信号在输入端的光功率和 输出端的光功率、并以各光信号在有输入光功率的同时、有相应的输出光功率为正常工作 状态的监控模块，所述的光分束器的输出端与所述的监控模块的输入端连接，所述的接收 机的输入端、第一发射机的输出端、第二发射机的输出端分别与所述的监控模块的输入端 连接。进一步，所述的弯曲波导采用掩埋型玻璃基波导。所述的波导的芯层折射率为n。 =1.4603，包层折射率ns = 1.4582，输入和输出的单模波导横截面为611111\611111。进一步，所述的平行波导耦合区域的长度为8822 ym，所述的输入耦合臂与所述的 直线段的间距为1. 2 y m ；所述的直波导-弯曲波导耦合区域的长度为3200 u m。进一步，所述的多模波导耦合器的宽度为1811111，长度为387011111。本技术的有益效果是1、多模波导耦合器的输入耦合臂采用直波导，相对于 传统的弯曲波导，其长度短、使器件结构紧凑、降低了光信号的传输损耗，且加工简单，成本 低。2、加入单纤三向复用器的监控模块，实时监控0LT和用户之间的工作光纤以及单纤三 向复用器中光纤与波导之间的连接状态，保障通信的通畅。3、玻璃介质光波导与光纤之间 的耦合损耗低。附图说明图1是已有技术单纤三向复用器结构示意图图2是本技术一种用于光纤到户的新型平面光波导型单纤三向复用器结构 示意图图3(a)是匪I输入1310nm工作波长时的光束传输曲线图图3(b)是匪I输入1490nm工作波长时的光束传输曲线图图3(c)是匪I输入1550nm工作波长时的光束传输曲线图图4(a)是弯曲波导输入1490nm波长时的光束传输曲线图图4(b)是弯曲波导输入1550nm波长时的光束传输曲线图图5是本技术在波长范围为lOOOnm至1800nm时扫描得到的模拟输出谱具体实施方式参照附图，进一步说明本技术用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器，包括输入第一光信号的输入光纤1，发射第二光信号的第一发射机2和发射第三光信号的第二发射机3，所述的输入光纤1通 过光分束器4与一多模波导耦合器5的输出臂51连接；所述的多模波导耦合器5的输入 直通臂52将第一光信号传送至接收机6 ；所述的第一发射机2与所述的多模波导耦合器5 的输入耦合臂53连接，所述的第二发射机3通过弯曲波导7与所述的多模波导耦合器5连 接，所述的第二、第三光信号由所述的输出臂51输出；所述的弯曲波导7包括弯曲段71和 与所述的输入耦合臂53平行的直线段72 ；所述的输入耦合臂53为直波导，所述的输入耦合臂53与所述的直线段72形成平 行波导耦合区域，所述的输入耦合臂53与所述的弯曲段71形成直波导-弯曲波导耦合区 域，所述的直波导-弯曲波导耦合区域采用有限差分光束传播法耦合所述的第二、第三光 信号。所述的第一光信号为波长为1310nm的光波，第二光信号为波长为1550nm的光波，第 三光信号为波长为1490nm的光波。第三光信号经过直波导-弯曲波导耦合区域复用后进入输入耦合臂53，利用弱 导条件下多模波导耦合器的额外自成像原理将第二光信号(1550nm光波)和第三光信号 (1490nm光波)合波信号耦合进输出臂51，由输入光纤将合波信号输出。多模波导耦合器的额外自成像原理是指在弱导条件下，由于古汉欣位移导致多 模波导耦合器的多模区域中导模的相位失配，多模波导耦合器形成的额外自成像更容易被 观察到，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器，包括输入第一光信号的输入光纤，发射第二光信号的第一发射机和发射第三光信号的第二发射机，所述的输入光纤通过光分束器与一多模波导耦合器的输出臂连接；所述的多模波导耦合器的输入直通臂将第一光信号传送至接收机；所述的第一发射机与所述的多模波导耦合器的输入耦合臂连接，所述的第二发射机通过弯曲波导与所述的多模波导耦合器连接，所述的第二、第三光信号由所述的输出臂输出；所述的弯曲波导包括弯曲段和与所述的输入耦合臂平行的直线段；其特征在于：所述的输入耦合臂为直波导，所述的输入耦合臂与所述的直线段形成平行波导耦合区域，所述的输入耦合臂与所述的弯曲段形成直波导－弯曲波导耦合区域，所述的直波导－弯曲波导耦合区域采用有限差分光束传播法耦合所述的第二、第三光信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乐孜纯，胡劲华，张明，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：实用新型
国别省市：86[]