CN103616743B - 一种plc多模波导光分路器的芯片结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，包括玻璃基片和玻璃盖片，玻璃盖片盖设在玻璃基片上，并通过UV胶层粘结，所述的玻璃基片内部掩埋有光波导；所述的光波导为多模光波导，是对多模光纤输入的光能量进行多路分配，功能结构包括1×N型光波导或2×N型光波导，其中N=2，4，8，16或32。该多模光波导的直径为30～350μm。与现有技术相比，本发明具有波长非敏感，以及无模式选择性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种属于集成光学领域，尤其是涉及一种PLC多模波导光分路器的芯片结构。
背景技术
随着光纤通信的投资方向由通信干线，城域网，局域网，专用网等向FTTH的发展，FTTH的基本器件光分路器的市场需求也不断扩大。目前有两种类型的光分路器，一种是传统的熔融拉锥式光纤分路器，一种是PLC光分路器。其中PLC光分路器因其具有体积小，集成度高，分光比非波长敏感等优点，现处在FTTH市场中的主导地位。
光分路器包括多模分路器和单模分路器，单模一般用在全波通讯波段1260nm--1620nm，多模则常用于850nm/1310nm，单模分路器使用两根单模光纤制做，多模分路器使用多模光纤制做。
多模光纤因其抗弯曲性能强，机械性能好，对接头的精确度要求低应用方便，对光源的要求低等一系列优点，在数据交换中心以及一些军事应用方面有广泛的应用。可以根据应用需要，制造50/50、40/60、30/70、20/80、10/90等等不同分光比的1×2芯片。跟熔融拉锥相比，PLC型多模分路器件具有波长非敏感，以及无模式选择性等优点。大分路比情况下(1分4，1分8等)还有尺寸小的优点。但是目前还没有PLC型分路器均为单模分路器，目前还没有多模分路器件。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种PLC多模波导光分路器的芯片结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，包括玻璃基片和玻璃盖片，玻璃盖片盖设在玻璃基片上，并通过UV胶层粘结，所述的玻璃基片内部掩埋有光波导；其特征在于，所述的光波导为多模光波导，是对多模光纤输入的光能量进行多路分配，功能结构包括1×N型光波导或2×N型光波导，其中N＝2，4，8，16或32。该多模光波导的直径为30～350μm。
所述的1×N型光波导中N＝2时，其结构由主波导、以及依次连接的侧分支波导、圆弧波导、喇叭状波导和侧输出波导组成，其中侧分支波导设置在主波导上，主波导的宽度W1为15～350μm；侧输出波导的宽度W4为15～350μm。
所述的主波导与侧分支波导之间的夹角A6是0.5～15度；侧分支波导的宽度W2为10～350μm。
所述的圆弧波导的宽度W3取值范围是15～350μm，其曲率半径R5的范围是5000～100000μm。
所述的喇叭状波导的细端宽度与W3相同，粗端宽度与W4相同，其长度L12的范围是500～40000μm。
所述的主波导和侧输出波导末端各连接一个所述的多模波导分支结构，构成1×4的分支结构，并在其末端继续连接所述的多模波导分支结构，构成1×8的分支结构，构成1×16的分支结构或构成1×32的分支结构。
1×2型光波导的分光比为50/50，40/60，30/70，20/80或10/90，所述的分光比是指1×2的两个输出端口的光强的功率之比。
现有的熔融拉锥型多模光分路器相比，本发明PLC多模光分路器具有非波长敏感性(在工作波长范围400nm～1650nm，输入波长发生变化，分光比例也不会改变)，非模式选择性(输入光源不同，分光比例也不会发生变化)的优点。与滤波片式多模光分路器相比，具有更好的抗机械冲击性能(全固态结构)，更广泛的工作温度(-60℃～+85℃)，更大的回波损耗(分路器端面可研磨抛光成8度斜角，提高了回波损耗)。
本发明多模光分路器芯片可以与多模光纤良好地耦合，耦合损耗小于0.3dB/端面，可以根据需要，制造用于多模光纤通信系统里的各种功能性器件，典型例有50/50、40/60、30/70、20/80、10/90等等不同分光比的1×2芯片。跟熔融拉锥型耦合器相比，PLC型多模分路器件具有波长非敏感，以及无模式选择性等优点。大分路比情况下(1分4，1分8，1分16等)还有尺寸小的优点。
分光比50/50时，可以在单个分路器芯片上实现均匀1分N(N＝2，4，8，16，32)结构，与同类功能的多模多通道分路器相比，具有尺寸小巧，安装便利的优点。
根据应用需求，可以匹配50/125或62.5/125多模光纤，以及芯径80微米，100微米或100微米以上的多模塑料光纤。塑料光纤相对普通光纤来说便宜，但是因为材料不耐高温，不能用熔融拉锥工艺制成分路器。现在塑料光纤分路采用的是光电-电光转换，设备复杂且消耗电力。本发明的分路器适用于多模光纤，可以节省复杂的设备和电力。而现有PLC为单模分路器，无法得到PLC多模分路器是因为，现有的PECVD技术是气相沉积法镀膜得到波导，这种方法只能得到厚度20μm以下的波导，当厚度太大时，膜层本身会因为材料应力问题产生裂痕，不能得到大芯径的波导。本发明采用的离子交换方法不存在应力问题，可以根据需要制得芯径在50μm以上甚至300μm的波导，能与各种多模光纤匹配，实现特定的功能。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，包括玻璃基片和玻璃盖片，玻璃盖片盖设在玻璃基片上，并通过UV胶层粘结，所述的玻璃基片内部掩埋有光波导；所述的光波导为多模光波导，是对多模光纤输入的光能量进行多路分配，功能结构包括1×N型光波导或2×N型光波导，其中N＝2，4，8，16或32。该多模光波导的直径为30～350μm，
所述的1×N型光波导中N＝2时，其结构如图1所示，由主波导7、以及依次连接的侧分支波导8、圆弧波导9、喇叭状波导10和侧输出波导11组成，其中侧分支波导8设置在主波导7上，主波导7的宽度W1为15μm；侧输出波导11的宽度W4为15μm。
所述的主波导7与侧分支波导8之间的夹角A6是0.5度；侧分支波导8的宽度W2为10μm。
所述的圆弧波导9的宽度W3取值范围是15μm，其曲率半径R5的范围是5000μm。
所述的喇叭状波导10的细端宽度与W3相同，粗端宽度与W4相同，其长度L12的范围是500μm。
所述的主波导7和侧输出波导11末端各连接一个所述的多模波导分支结构，构成1×4的分支结构，并在其末端继续连接所述的多模波导分支结构，构成1×8的分支结构，构成1×16的分支结构或构成1×32的分支结构。
1×2型光波导的分光比为50/50，40/60，30/70，20/80或10/90，所述的分光比是指1×2的两个输出端口的光强的功率之比。
实施例2
参见图1，所述的1×N型光波导中N＝2时，由主波导7、以及依次连接的侧分支波导8、圆弧波导9、喇叭状波导10和侧输出波导11组成，其中侧分支波导8设置在主波导7上，主波导7的宽度W1为350μm；侧输出波导11的宽度W4为350μm。
所述的主波导7与侧分支波导8之间的夹角A6是0.5～15度；侧分支波导8的宽度W2为350μm。
所述的圆弧波导9的宽度W3取值范围是350μm，其曲率半径R5的范围是100000μm。
所述的喇叭状波导10的细端宽度与W3相同，粗端宽度与W4相同，其长度L12的范围是40000μm。
所述的主波导7和侧输出波导11末端各连接一个所述的多模波导分支结构，构成1×4的分支结构，并在其末端继续连接所述的多模波导分支结构，构成1×8的分支结构，构成1×16的分支结构或构成1×32的分支结构。
1×2型光波导的分光比为50/50，40/60，30/70，20/80或10/90，所述的分光比是指1×2的两个输出端口的光强的功率之比。
实施例3
所述的1×N型光波导中N＝2时，其结构参见图1，由主波导、以及依次连接的侧分支波导、圆弧波导、喇叭状波导和侧输出波导组成，其中侧分支波导设置在主波导上，主波导的宽度W1为150μm；侧输出波导的宽度W4为150μm。
所述的主波导与侧分支波导之间的夹角A6是10度；侧分支波导的宽度W2为100μm。
所述的圆弧波导的宽度W3取值范围是150μm，其曲率半径R5的范围是10000μm。
所述的喇叭状波导的细端宽度与W3相同，粗端宽度与W4相同，其长度L12的范围是10000μm。其余同实施例1。
实施例4
功能结构包括1×4型光波导。该多模光波导的直径为30μm。其余同实施例1。
实施例5
功能结构包括1×8型光波导。该多模光波导的直径为350μm。其余同实施例1。
实施例6
功能结构包括2×2型光波导。该多模光波导的直径为10μm。其余同实施例1。
实施例7
功能结构包括2×16型光波导。该多模光波导的直径为100μm。其余同实施例1。
实施例8
功能结构包括2×32型光波导。该多模光波导的直径为200μm。其余同实施例1。
Claims (6)
1.一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，包括玻璃基片和玻璃盖片，玻璃盖片盖设在玻璃基片上，并通过UV胶层粘结，所述的玻璃基片内部掩埋有光波导；其特征在于，所述的光波导为多模光波导，是对多模光纤输入的光能量进行多路分配，功能结构包括1×N型光波导或2×N型光波导，其中N＝2，4，8，16或32，该多模光波导的直径为30～350μm；
所述的1×N型光波导中N＝2时，其结构由主波导(7)、以及依次连接的侧分支波导(8)、圆弧波导(9)、喇叭状波导(10)和侧输出波导(11)组成，其中侧分支波导(8)设置在主波导(7)上，主波导(7)的宽度W1为15～350μm；侧输出波导(11)的宽度W4为15～350μm。
2.根据权利要求1所述的一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，其特征在于，所述的主波导(7)与侧分支波导(8)之间的夹角A6是0.5～15度；侧分支波导(8)的宽度W2为10～350μm。
3.根据权利要求1所述的一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，其特征在于，所述的圆弧波导(9)的宽度W3取值范围是15～350μm，其曲率半径R5的范围是5000～100000μm。
4.根据权利要求3所述的一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，其特征在于，所述的喇叭状波导(10)的细端宽度与W3相同，粗端宽度与W4相同，其长度L12的范围是500～40000μm。
5.根据权利要求1所述的一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，其特征在于，所述的主波导(7)和侧输出波导(11)末端各连接一个多模波导分支结构，构成1×4的分支结构，并在其末端继续连接所述的多模波导分支结构，构成1×8的分支结构，构成1×16的分支结构或构成1×32的分支结构。
6.根据权利要求1所述的一种PLC多模波导光分路器的芯片结构，其特征在于，1×2型光波导的分光比为50/50，40/60，30/70，20/80或10/90，所述的分光比是指1×2的两个输出端口的光强的功率之比。
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