适合于ＣＷＤＭ的改善的波导光栅光学路由器制造技术

本发明专利技术提供了一种适合于ＣＷＤＭ的改善的波导光栅光学路由器。通过使用具有两个具有相反曲率的弯曲阵列的波导光栅，实现了可用作低级次波长路由器的平面光学装置。通过两个弯曲阵列的旋转角确定衍射几次并且可以实现小于例如约３０的非零衍射级次。这种布置更小，并且比使用三个弯曲阵列结合的传统的光栅性能更好。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通常涉及光学器件，并且更具体地但是非排外地涉及例如适合于粗波分复 用(CWDM)的具有小衍射级次的波导光栅路由器(WGR)。
技术介绍
当前光学网络中的一种组件是在1992年8月4日授权的题为“IMPROVED OPTICAL SWITCH, MULTIPLEXER ANDDEMULTIPLEXER” 的美国专利 No. 5，136，671 中描述的波导光栅 路由器。该路由器当前被用在光学网络中，以通过增加在每个光纤中同时传输的波导信道 的数目来增加光纤的长距离容量。通常，在使用密集波分复用(DWDM)的光学网络中，每个 路由器的级次都小于30，并且因而可以通过简单地使用两个相同部分A和B的对称设置来 实现光栅，其中两个相同部分A和B如图1所示对于光栅的级次具有相等的贡献。另一方 面，在使用粗波分复用(CWDM)的本地接入网络中，级次可能略微小于30，并且如1993年5 月18日授权的美国专利No. 5，212，758所示对光栅几何形状进行调整。在该专利中，光栅 包括具有相反曲率的两个部分A和B，以及如图2所示包括在A与B之间的附加部分C。然 而，这种设置的缺点是部分C显著地增加了光栅的尺寸，因此增加了损耗和串扰，并且减小 了可以包括在每个晶片中的器件的最大数目。
技术实现思路
一个方面提供了一种平面路由器，包括输入耦合器、输出耦合器以及具有形成光 栅的臂的多个波导的光栅，其中光栅的逐个臂具有路径长度差其中从光栅的每个臂 到紧接着的下一个臂的路径长度差AL具有基本恒定的值；光栅包括放射状波导的输入阵 列、第一弯曲阵列、理想直波导的中心阵列、第二弯曲阵列以及放射状波导的输出阵列；并 且第一弯曲阵列和第二弯曲阵列是相同的并具有相反的曲率，并且选择第一弯曲阵列和第 二弯曲阵列的旋转角以产生非零衍射级次。另一个方面提供了一种路由器设备，包括输入耦合器装置，其用于接收输入信 号；光栅装置，其用于在多个臂的相应的一者中传输所接收到的输入信号的分量，光栅装置 包括放射状波导的输入阵列、第一弯曲阵列、理想直波导的中心阵列、第二弯曲阵列以及放 射状波导的输出阵列；以及输出耦合器装置，其用于将已经在臂中传播的成分结合到输入 信号中，其中，第一弯曲阵列和第二弯曲阵列是相同的并具有相反的曲率。另一个方面提供了一种方法，包括在输入耦合器处接收输入光学信号；在光栅 的多个臂的相应的一者中传输所接收到的输入信号的分量，光栅包括放射状波导的输入阵 列、第一弯曲阵列、理想直波导的中心阵列、第二弯曲阵列以及放射状波导的输出阵列，其 中第一弯曲阵列和第二弯曲阵列是相同的并具有相反的曲率；以及在输出耦合器处将已经 在臂中传播的成分结合到输入信号中。该专利技术的内容仅是为了提供简单的说明并且不是为了用来解释或限制权利要求 的范围。附图说明 参照附图描述了非限制性和非详尽实施例，其中除非特别指明，在各个图中相似 的附图标记指示相似的部件。图1示出了传统的高级次波导光栅路由器。光栅包括对于每个光栅衍射级次作出 相等的贡献的两个相似部分A和B。图2示出了从图1通过将部分B(竖直地)翻转并且在A与B之间插入附加部分 C而得出的传统的低级次波导光栅路由器。在此布置中，每个级次完全由中心部分C确定。图3示出了从图2通过移除部分C并且在部分A和B中选择不同的参数(旋转 角)而得出的根据一个实施例的设置。图4示出了根据一个实施例的图3的部分A的细节。图5示出了根据一个实施例的图4的弯曲阵列的参数As、AR、Ay(1随着θ的变 化。参数Δ S是初始波导间距、Ayci是最终间距并且R是波导曲率半径。图6示出了根据一个实施例的图4中的弯曲阵列的布局。为了清楚，仅示出了部 分波导。图7示出了具有1250GHz信道间距的IX 16波长路由器的掩模布局。图8示出了使用两个路由器的双向布置的本地接入网络，其中两个路由器使用根 据一个实施例的图3的布置来设计。也示出了根据一个实施例的两个路由器的掩模布局。图9示出了通过将过渡部914包括在路由器中而实现的两个相邻循环916和917， 路由器过渡部914特征在于输入周期Δ θ ’。等于输出周期的两倍。具体实施例方式在以下描述中，给出大量的特定细节来提供实施例的透彻理解。可以在没有一个 或多个特定细节的状态下或者利用其他方法、组件、材料等来实施本实施例。在其他方面， 没有示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免妨碍实施例的方面。在本说明书前后所指的“一个实施例”或“实施例”意味着这里结合实施例描述的 特别的特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，在说明书中各个位置中的短语 “在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全部指相同的实施例。此外，特别的特征、结构 或特性可以以合适的方式结合在一个或多个实施例中。除非上下文需要，在说明书以及跟随的权利要求中，词“包括”及其各种变化被解 释为开放的、包括界限的意思，即“包括但不限于”。这里提供的标题仅是为了方便并且不对实施例的范围或含义进行解释。在以下描述中，每个元件的标记中的第一位指的是设置有该元件的附图(例如， 201设置在图2中)。此外，剩下的位对于出现在不同幅图中的相似的元件是相同的。如在先解释的，由于增加的部分C，图2的布置具有缺点。因此，在对于一个实施例 的本公开中，移除了部分C，并且通过适当地调整部分A和B来实现非零级次。新的 布置更 小并且比在先的图2的布置性能更好。此外，级次可以例如高达30。可以对于例如需要比 30更小的衍射级次的特定应用(诸如粗波分复用(CWDM))使用新的布置。在一个实施例中，改善的低级次光栅通过使用两个弯曲阵列的不对称的布置而减 小了低级次波导光栅的损耗和尺寸。两个阵列具有相反的曲率半径，产生相反的旋转角，其 中可以适当地选择旋转角以产生小衍射级次。在一个实施例中，改善的低级次光学路由器包括显著地减小了在先的具有三个弯 曲阵列的布置的尺寸并改善了性能的改善的光栅布置。代替三个弯曲阵列，新的布置仅包 括两个具有相反曲率的弯曲阵列，并且级次可以例如高达30。一个实施例的完整的光栅是 这样一种波导阵列，包括⑴输入放射状阵列；⑵第一弯曲阵列；⑶直波导的阵列；以 及(5)输出放射状阵列。在另一个实施例中，两个弯曲阵列的特征都是在光栅孔径中产生 的最小的曲率半径。在另一个实施例中，通过将特殊过渡部包括在放射状阵列中，实现了具 有改善的频谱效率的双向路由器，其输出轴其等于阵列周期的一半。在一个实施例中，平面光波导光栅布置包括形成光栅的臂的多个波导，并且实质 上连接到两个圆弧之间，这两个圆弧分别决定了光栅的两个焦点，其中臂基本具有从每个 臂到下一个臂的恒定的长度增加AL ；每个臂包括具有符号相反的曲率的两个弯曲部分A 和B，使得两个部分的特征是旋转角符号相反，并且整个光栅包括两个部分A和B，其中，两 个部分沿着特征基本为在相邻的臂之间恒定的间隔Ay的线接合到一起；每个部分的特征 基本为恒定的长度增加，并且由部分A和B所引起的长度增加具有相反的符号，使得由总的 增加Δ L所引起的光栅的几次是大于零小于20的小整数；并且通过适当地选择部分A和B 中的旋转角，可以实现非零级次。在一个实施例中，每个弯曲的部分A和B包括连接到可变曲率的两个弯曲过渡部 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面路由器，包括：输入耦合器；输出耦合器；以及具有多个波导的光栅，其中所述多个波导形成所述光栅的臂；其中所述光栅的逐个臂具有路径长度差ΔＬ，其中从所述光栅的每个臂到紧接着的下一个臂的所述路径长度差ΔＬ具有基本恒定的值；所述光栅包括放射状波导的输入阵列、第一弯曲阵列、基本直的波导的中心阵列、第二弯曲阵列以及放射状波导的输出阵列；以及所述第一弯曲阵列和所述第二弯曲阵列是相同的并具有相反的曲率，并且选择所述第一弯曲阵列和所述第二弯曲阵列的旋转角以产生非零衍射级次。

【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：科拉多P德格尼，
申请(专利权)人：赛斯帕瑞集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]