CN102778726A - 一种plc光分路器 - Google Patents

Abstract

一种PLC光分路器，其具有输入光波导、从所述输入光波导接收输入光信号的板状波导、以及从所述板状区域延伸出来的输出波导。将所述板状波导连接到所述输出波导的区域的特征在于分段锥形结构。就本发明的另一额外的或作为替代的方面而言，包层模吸收区域沿所述输入光波导的任一侧或两侧延伸。在既考虑插入损耗，又考虑偏振相关损耗时，既具有包层模吸收区域又具有分段锥形结构的漏斗型分路器提供了“超”低损耗分路器设计。有利地，由于所公开的漏斗型PLC分路器的PDL非常低，因而不需要石英衬底，并且能够采用硅衬底，且采用了特殊结构的聚合物。

Description

一种PLC光分路器

技术领域

本发明总体涉及平面光波电路(PLC)光分路器。更具体而言，本发明涉及一种改进的具有包层模吸收区域和/或输出分段锥形结构的漏斗型PLC光分路器。 

背景技术

常规的Y分支型平面光波电路(PLC)分路器往往需要石英晶片衬底，以使偏振相关损耗(PDL)降至最低。但是，这些类型的分路器可以表现出更高的插入损耗。随着拆分数量的增大，Y分支型分路器需要更长的波导尺寸，从而导致更高的插入损耗。此外，与Si衬底相比，石英晶片衬底可能更加昂贵。石英衬底还可能易碎。 

本发明通过提供一种漏斗型PLC光分路器解决了这些问题，所述光分路器具有更低的PDL和更低的插入损耗，并且能够有利地形成于硅衬底上。

发明内容

通过本发明解决了现有技术的缺点，并且提供了额外的优点，就一方面而言，本发明是一种漏斗型平面光波电路(PLC)光分路器，其具有用于传送输入光信号的包括芯区域和包层区域的输入光波导。板状波导(slabwaveguide)从所述输入光波导接收输入光信号，从所述板状波导延伸出多个输出波导，所述输入光信号被拆分到所述多个输出波导内。将所述板状波导连接到所述多个输出波导的区域的特征在于分段锥形结构。 

所述分段锥形结构包括与所述多个输出波导交叉的多个波导，其中，所述交叉波导的芯宽度随着与所述板状波导的距离的增大而降低。 

就本发明的另一额外的或者作为替代的方面而言，提供了一种漏斗型平面光波电路光分路器，其具有用于传送输入光信号的包括芯区域和包层区域的输入光波导。板状波导从所述输入光波导接收输入光信号。多个输出波导从所述板状波导延伸出来，所述输入光信号被拆分到所述多个输出波导内。包层模吸收区域沿所述输入光波导的任一侧或两侧延伸。 

所述包层模吸收区域可以随着所述输入波导接近所述板状波导而以逐渐远离所述输入波导的方式延伸；所述包层模吸收区域可以继续沿所述板状波导的至少一部分延伸。 

在既考虑插入损耗，又考虑偏振相关损耗时，既具有包层模吸收区域又具有分段锥形结构的漏斗型分路器提供了“超”低损耗分路器设计。有利地，由于所公开的漏斗型PLC分路器的PDL非常低，因而不需要石英衬底，并且能够采用硅衬底。众所周知，硅衬底具有较低的成本，并且具有更高的抗断裂性。 

此外，通过本发明的技术还实现了其他的特征和优点。本发明的其他实施例和方面将在文中详细说明，并且将其示为所要求保护的本发明的一部分。 

附图说明

在说明书结束时具体指出了被视为本发明的主题，并明确地要求了其权利。通过结合附图的下述详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中： 

图1是本发明的1×32光分路器的示范性实施例的顶视平面图；

图2是本发明的示范性包层模吸收区域的顶视平面图；

图3是本发明的示范性分段锥形结构的顶视平面图；

图4示出了本发明的包层模吸收区域的部分，其中，示出了穿过其的截面切割；

图5是由图4中的截面切割得到的截面图；

图6是示出了本发明的分段锥形结构的补充细节的顶视平面图；

图7—27示出了比较本发明的备选实施例及其不同尺寸的测试结果；

图28和图29示出了本发明的1×64光分路器的示范性实施例及相关测试结果。

具体实施方式

参考图1—3，并且如上文的一般性讨论所述，根据本发明的一个方面，提供了一种具有包层模吸收区域20和/或分段锥形结构30的改进的漏斗型PLC光分路器10。这些区域形成于常规漏斗型PLC分路器内或周围，其中，所述常规漏斗型PCL分路器具有输入波导12、板状区域14以及从所述板状区域14延伸出来的输出波导16。 

在Takahashi等人的“Integrated-Optic 1×128Power Splitter withMultifunnel Waveguide”，IEEE Photonics Technology Letters，Vol.5，No.1，January 1993，pp 58-60中公开了一种典型的漏斗型PLC光这里公开了一种损耗非常低的分路器，其适用于硅(Si)或玻璃衬底上的石英波导结构，或者适用于Si或玻璃衬底上的聚合物波导结构。所公开的具有包层模吸收区域20的漏斗型PLC光分路器10使输入波导结构中表现出的光波干涉降至最低，即包层模吸收区域20改善了分路色散(splitting dispersion)。如果将输入光纤直接连接到PLC板状区域14，则可在光纤内消除包层模。但是，如果采用不带有包层模吸收结构的输入PLC波导，则将增强分路色散。本发明将使输入光波导12中的分路色散降至最低。 

具有分段锥形结构30的漏斗型分路器采用如图6所示的与输出波导16交叉的多个波导32来进一步降低损耗。如果所述交叉波导采用了锥形结构(交叉波导宽度朝向输出方向降低)，那么将使进入所述缝隙(空间)内的光返回到初始芯内。由此能够得到具有更低的损耗的结构。 

尽管根据本发明的构思能够单独采用这些技术，但是在既考虑插入损耗，又考虑偏振相关损耗时，既具有包层模吸收区域20又具有分段锥形结构设计30的漏斗型分路器将提供“超”低损耗分路器设计。 

参考图4—5，一个重要的设计参数是从输入波导芯的中心到包层模吸收区域边缘的距离(标为Sgrd)。如这一例子所示，所述吸收区域平行于所述输入波导延伸，之后围绕所述板以逐渐远离这一波导的方式延伸。在图示的截面内，对于M-δ(介质反射率δ波导)，Sgrd可以近似为15um。对于L-δ而言，所述Sgrd可以是15um到16um。对于H-δ而言，Sgrd可以是14um。但是，更一般而言，这一值的范围可以为大约10um到20um。图5还示出了所述衬底上的波导结构的补充细节。通常，根据已知的PLC制造技术，所有的波导、包层模吸收区域和分段锥形结构形成于同一平面层上，并且具有相同的材料。 

图7—27示出了在跨越典型的光纤传输波长、改变Yinst和Sgrd参数的情况下，具有和不具有本发明的改进的1×32分路器的各种测试结果。(本领域技术人员能够解释这些测试结果和其上的注释。)例如，图21示出了与16.5dB到16.8dB的典型Y分支分路器损耗相比的15.8dB的损耗平均值。如果采用了理想的光输入，那么本发明将为漏斗型分路器提供至少0.5dB的改善。 

图28和图29分别示出了根据本发明的一方面的示范性的1×64分路器及其性能数据。 

可以对硅衬底、基于玻璃的衬底和/或任何其他适当的衬底材料上的所有波导和包层模吸收区域采用石英或聚合物波导技术。但是，有利地，由于所述漏斗型PLC分路器的PDL非常低，因而不需要石英衬底，并且能够采用硅。众所周知，硅晶片具有较低的成本，并且具有更高的抗断裂性。 

还可以将本发明的原理应用于(可能处于硅、聚合物或玻璃衬底上的)印刷电路板技术以及金属衬底。 

所公开的包层模吸收区域设计不仅适用于漏斗型分路器，还适用于Y分支型分路器、PLC-VOA、PLC-AWG和PLC开关装置。 

本发明的聚合物具有如下结构： 

其中，n₁、n₂和n₄各为大于1的整数；n₃为0或大于1的整数；X和Y为经取代或未经取代的C₄-C₆₀芳香族单元或脂肪族单元；和G¹、G²、G³和G⁴各为经取代或未经取代的C₂-C₄₀芳香族基或脂肪族基；其中G1和G2不同。 

尽管文中已经详细示出和说明了优选实施例，但是对于本领域技术人员而言，在不背离本发明的精神的情况下显然能够做出各种修改、添加、替换等，因此应当将这些视为落在所附权利要求所限定的本发明的范围内。 

Claims (7)

1.一种PLC光分路器，包括：

用于传送输入光信号的输入光波导，其包括芯区域和包层区域；

用于从所述输入光波导接收所述输入光信号的板状波导；

从所述板状波导延伸出来的多个输出波导，所述输入光信号被拆分到所述多个输出波导内，其中，将所述板状波导连接到所述多个输出波导的区域的特征在于分段锥形结构。

2.根据权利要求1所述的一种PLC光分路器，其中，所述分段锥形结构包括与所述多个输出波导交叉的多个波导。

3.根据权利要求2所述的一种PLC光分路器，其中，所述交叉波导的芯宽度随着与所述板状波导的距离的增大而降低。

4.根据权利要求1所述的一种PLC光分路器，其中，所述输入波导、板状波导和输出波导由石英或聚合物形成。

5.根据权利要求1所述的一种PLC光分路器，其中，位于所述波导下面的衬底由硅或玻璃形成。

6.根据权利要求1所述的一种PLC光分路器，其中，所述交叉波导由石英或聚合物形成。

7. 据权利要求1所述的一种PLC光分路器，其中所述的聚合物具有如下结构：

其中，n₁、n₂和n₄各为大于1的整数；n₃为0或大于1的整数；X和Y为经取代或未经取代的C₄-C₆₀芳香族单元或脂肪族单元；和G¹、G²、G³和G⁴各为经取代或未经取代的C₂-C₄₀芳香族基或脂肪族基；其中G1和G2不同。

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