CN104076472B - 级联紧凑型1×n非均匀光分路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种级联紧凑型1×N非均匀光分路器，N为大于或等于3的自然数，包括输入通道和输出通道，所述输出通道为三分支，其中两个分支分别与Y分支级联形成2n路的输出通道，n为大于或等于1的自然数；最后一个分支与三分支级联。本发明采用非均匀三分支结构和Y分支结构级联形成非均匀光分路器结构，可以实现各种路数各种功率不均匀分配，级数较传统非均匀光分路器少，因级数较少，本发明的尺寸可以大幅度减小，PDL和WDL也较小。
Description
技术领域
本发明涉及光纤到户光分配器件，更具体的说，涉及一种平面光波导的级联紧凑型1×N非均匀光分路器。
背景技术
随着全球以及国内光纤到户（FTTH）的大力发展，光分路器作为FTTH中无源光网络系统（PON）的关键器件，很早就被广泛研究。传统的PON系统中，使用的一直是均匀的光分路器结构，但因每个用户端接入的用户数量不尽相同，且到光线路终端的距离也可能不同，使用均匀光分路器会造成资源分配不均和浪费。在FTTH早起推广阶段，可能会有个别用户不愿参加FTTH计划，采用均匀的光分路器会增大建设成本。基于以上两个原因，非均匀的光分路器应运而生。目前，非均匀的光分路器结构是由非对称的Y分支结构级联而成，其结构如图1所示，由于非对称结构，其偏振相关损耗（PDL）和波长相关损耗（WDL）较大，且尺寸较大。
发明内容
本发明要解决的是传统非对称不均匀Y分支光分路器的PDL和WDL较大，且级数多，尺寸较大等技术问题，从而提供一种级联紧凑型1×N非均匀光分路器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种级联紧凑型1×N非均匀光分路器，包括输入通道和输出通道，所述输出通道为三分支，其中两个分支分别与Y分支级联形成2n路的输出通道，n为大于或等于1的自然数；最后一个分支与三分支级联。
所述最后一个分支与Y分支级联。
所述最后一个分支不级联。
所述输出通道之间的距离为127μm的正整数倍。
所述输出通道之间的距离为250μm的正整数倍。
分支之间采用紧凑sparkle级联方式级联。
本发明采用非均匀三分支结构和Y分支结构级联形成非均匀光分路器结构，可以实现各种路数各种功率不均匀分配，级数较传统非均匀光分路器少，因级数较少，本发明的尺寸可以大幅度减小，PDL和WDL也较小。
附图说明
图1为传统1×5非均匀光分路器的结构示意图。
图2为级联紧凑型1×5非均匀光分路器的结构示意图。
图3为级联紧凑型1×5非均匀光分路器的模拟结果图，图a为输出通道2-5插入损耗（IL）模拟结果图，图b为输出通道1插入损耗（IL）模拟结果图，图c为输出通道2-5均匀性（UNIF）模拟结果图，图d为输出通道1-5偏振相关损耗（PDL）模拟结果图，图e为输出通道1-5波长相关损耗（WDL）模拟结果图。
图4为级联紧凑型1×5非均匀光分路器的测试结果图，图a为输出通道1插入损耗（IL）测试结果图，图b为输出通道2-5插入损耗（IL）模拟结果图，图c为输出通道2-5均匀性（UNIF）测试结果图，图d为输出通道1-5偏振相关损耗（PDL）测试结果图，图e为输出通道1-5波长相关损耗（WDL）模拟结果图。
图5为级联紧凑型1×9非均匀光分路器的结构示意图。
图6为级联紧凑型1×10非均匀光分路器的结构示意图。
图7为级联紧凑型1×11非均匀光分路器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：图1是传统的非均匀1×5光分路器结构，它是由非均匀Y分支和三个Y分支通过三级方式级联而成，形成一个输入通道12和五个输出通道，五个输出通道分别为输出通道Ⅰ1、输出通道Ⅱ2、输出通道Ⅲ3、输出通道Ⅳ4、输出通道Ⅴ5。级数较多，尺寸较大。
级联紧凑型1×5非均匀光分路器，如图2所示，由作为第一级的一个非均匀的三分支和作为第二级的两个Y分支采用紧凑sparkle级联方式形成一个输入通道1和五个输出通道的两级结构的光分路器，五个输出通道分别为输出通道Ⅰ1、输出通道Ⅱ2、输出通道Ⅲ3、输出通道Ⅳ4、输出通道Ⅴ5。三分支作为第一级，三分支中的两个分支与Y分支级联形成第二级，最后一个分支不级联。输出通道之间的距离为127μm。
通过三维光束传播法（3D-BPM）对本实施例进行模拟，着重分析了IL、UNIF、PDL和WDL。
其计算公式如下：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中，i为输出通道的编号，i=1、2、3、4、5，Pout输出通道的输出。
本实施例中采用折射率差为0.45%的光波导，石英作为衬底、掺Ge的二氧化硅为芯层，包层为掺B、P的二氧化硅，芯层和衬底、包层的折射率分别为1.4515和1.445，芯层为截面6.5μm×6.5μm的方形波导，对本实施例的结构利用3D-BPM进行模拟，其模拟结果如图3所示，输出通道1和输出通道2-5的分束比为33%:67%，由图可以看出，在波长1.25μm-1.65μm范围内，输出通道1的IL小于4.92dB，输出通道2-5的IL小于8.05dB，输出通道2-5的UNIF小于0.37dB，输出通道1-5的PDL小于0.043dB，输出通道1-5的WDL小于0.327dB。
采用光刻、刻蚀、等离子气象淀积等技术相结合的平面光波导制作工艺，制作了分束比为33%:67%的级联紧凑型1×5非均匀光分路器，最后通过切割、磨抛、抛光得到斜8度光滑耦合端面。利用五波长全自动耦合测试系统对本实施例进行测试，其测试结果如图5所示，从图中可以看出，在波长1.25μm-1.65μm范围内，输出通道1的IL值小于5.302dB，输出通道2-5的IL值小于8.483dB，输出通道2-5的UNIF小于0.422dB，输出通道1-5的PDL小于0.191dB，输出通道1-5的WDL小于0.337dB。
另外，本实施例中的输出通道之间的距离还可为250μm。
实施例2：级联紧凑型1×9非均匀光分路器，如图5所示，由作为第一级的一个非均匀的三分支、作为第二级的两个Y分支和作为第三级的四个Y分支，采用紧凑sparkle级联方式形成一个输入通道12和九个输出通道的三级结构的光分路器。九个输出通道分别为输出通道Ⅰ1、输出通道Ⅱ2、输出通道Ⅲ3、输出通道Ⅳ4、输出通道Ⅴ5、输出通道Ⅵ6、输出通道Ⅶ7、输出通道Ⅷ8、输出通道Ⅸ9。第一级的三分支中的两个分支与分别于第二级的Y分支级联，第二级的Y分支的两个分支再分别与第三级的Y分支级联，第一级的三分支的最后一个分支不级联。输出通道之间的距离为2×127μm。
另外，输出通道之间的距离为2×250μm。
实施例3：级联紧凑型1×10非均匀光分路器，如图6所示，第一级的三分支的最后一个分支与Y分支以紧凑sparkle级联方式级联，其余与实施例2相同，形成一个输入通道12和十个输出通道，十个输出通道分别为输出通道Ⅰ1、输出通道Ⅱ2、输出通道Ⅲ3、输出通道Ⅳ4、输出通道Ⅴ5、输出通道Ⅵ6、输出通道Ⅶ7、输出通道Ⅷ8、输出通道Ⅸ9、输出通道Ⅹ10。
实施例4：级联紧凑型1×11非均匀光分路器，如图7所示，第一级的三分支的最后一个分支与一个三分支以紧凑sparkle级联方式级联，其余与实施例2相同，形成一个输出通道12和十一个输出通道，十一个输出通道分别为输出通道Ⅰ1、输出通道Ⅱ2、输出通道Ⅲ3、输出通道Ⅳ4、输出通道Ⅴ5、输出通道Ⅵ6、输出通道Ⅶ7、输出通道Ⅷ8、输出通道Ⅸ9、输出通道Ⅹ10、输出通道Ⅺ11。
Claims (4)
1.一种级联紧凑型1×N非均匀光分路器，N为大于或等于3的自然数，包括输入通道和输出通道，其特征在于：所述输出通道为三分支，其中两个分支分别与Y分支级联形成2n路的输出通道，n为大于或等于1的自然数；最后一个分支与三分支级联。
2.根据权利要求1所述的级联紧凑型1×N非均匀光分路器，其特征在于：所述输出通道之间的距离为127μm的正整数倍。
3.根据权利要求1所述的级联紧凑型1×N非均匀光分路器，其特征在于：所述输出通道之间的距离为250μm的正整数倍。
4.根据权利要求1所述的级联紧凑型1×N非均匀光分路器，其特征在于：分支之间采用紧凑sparkle级联方式级联。
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