CN106125198A - 用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法，该光分路器能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路的两个出光段输出。通过在Y形波导光路的锥形段和出光段之间设置分光优化段，并在分光优化段上设置若干个长度不同的分光优化槽，在每个分光优化槽中注满布置有分光优化填充块，根据增反理论和增透理论，让信号光在分光优化槽处发生增反效应和增透效应，通过增反效应和增透效应，调整通过分光优化段的各路信号光，便能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路的两个出光段输出。

Description

用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法。

背景技术

目前，光分路器应用广泛，随着全球范围光纤入户的逐渐推广，所需入户光纤终端数急剧增长，因此，光分路器的需求量将大量增长。例如，为实现1分64路分光，若采用1分2型光分路器则需1分2再分4，直至64路，共需1+2+4+8+16+32，共63块1分2型光分路器，这样要把多个光分路器进行封装连接，其封装连接的工艺复杂，成本较高，且稳定性差；若采用1分64芯片则仅需一块即可实现该功能，并具有更小的损耗，工作状态更稳定。可见多路光分路器的运用可很大地节约成本、提高性能。

最早的熔融拉锥型光分路器易损坏，且很难实现多路分光，目前已很少被采用。MMI型光分路器却因波长敏感制约了其应用场合，未能大范围应用。平面波导型光分路器目前采用最广泛，但因传统设计所需，平面波导型光分路器锥形段的分光距离过大，分光角度受限，造成了32路及以上多路分路器设计制作困难、尺寸过大的问题。

中国专利公开号CN1467926，公开日是2004年1月14日，名称为“光功率分路器”的方案中公开了一种光功率分路器，具有一个输入光波导和用于将输入光波导分路成N个信号光的N个输出光波导，包括：至少两个具有平面光波电路元件结构并在单一芯片中以预设的距离被分开放置的光分路器；以及用于对准多个光分路器的输入和输出光波导的对准波导。不足之处在于，这种光功率分路器，分光角度较小，只能将一束信号光平均分成两路信号光，由于受到分光角度较小的限制，造成了32路以及32路以上的多路光分结构设计制作困难、尺寸过大的问题。并且不能对所输入的信号光的分光角度进行分光优化调节，从而不能让同时输入的多路信号光沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

名称解释：

CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)，指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。经过CVD处理后，表面处理膜密着性约提高30％，防止高强力钢的弯曲，拉伸等成形时产生的刮痕。

发明内容

本发明是为了解决现有光功率分路器的分光角度较小，多路光分结构设计制作困难、尺寸过大的问题，以及现有光功率分路器不能对所输入的信号光的分光角度进行分光优化调节，从而不能让同时输入的多路信号光沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出的不足，提供一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法，该光分路结构能迅速增大输入信号光的分光角度，让每路输入信号光的分光距离大大变短的同时，还能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构，包括光分路器，光分路器的Y形波导光路分别由折射率相同的入光段、锥形段、分光优化段和两个出光段依次连接成于一体组成，并且分光优化段的宽度为单模波导宽度的1-3倍；

在分光优化段上设有若干个分光优化槽，分光优化槽沿着分光优化段的长中心线轴向对称布置；

分光优化槽的槽底落在Y形波导光路的分光优化段下表面上或落在光分路器的下包层内，分光优化槽的槽口落在Y形波导光路的分光优化段上表面上或落在光分路器的上包层内；

分光优化槽的个数至少等于入光段上所输入信号光的路数，分光优化槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，分光优化槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，相邻两个分光优化槽间的间距大于单模波导宽度的0.5倍，离分光优化段出口端端部最近的一个分光优化槽到分光优化段出口端端部的间距大于单模波导宽度的0.5倍；

通过CVD方法在每个分光优化槽内注满沉积制作有辅助分开输入信号光的分光优化填充块，并且分光优化填充块的折射率大于Y形波导光路的折射率；

当分光优化槽的长度为l_i=Nλ_i／2n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增反作用，与增透作用相比，该分光优化填充块对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当分光优化槽的长度为l_i=(2N+1)λ_i／4n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增透作用，与增反作用相比，该分光优化填充块对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为分光优化槽的长度，N为正整数，λ_i为一路输入信号光的波长，n为某一个分光优化填充块的折射率；

通过调整分光优化段上各个分光优化槽的长度，便能对Y形波导光路的每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

本方案中的单模波导宽度是由光分路器的Y形波导光路、光分路器的上包层和光分路器的下包层的材料来确定，Y形波导光路、上包层和下包层的材料确定下来后，单模波导宽度也就唯一确定了。这样确定的单模波导宽度能保证信号光不会溢出Y形波导光路而造成额外损耗。分光优化槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，该宽度可保证信号光经过分光优化段仍能被束缚在Y形波导光路内，不产生额外损耗。分光优化槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，该长度可在保证产生增大分光角度效果的同时不会太大地增加优化段长度，分光距离大大变短，为光分路器体积小提供了保证。相邻两个分光优化槽间的间距大于单模波导宽度的0.5倍，该间距可保证相邻分光优化槽不产生互相干扰。离分光优化段出口端端部最近的一个分光优化槽到分光优化段出口端端部的间距大于单模波导宽度的0.5倍，该间距可保证光场角度增大完成并达到稳定状态。通过在Y形波导光路的锥形段和出光段之间设置分光优化段，并在分光优化段上设置若干个长度不同的分光优化槽，在每个分光优化槽中注满布置有分光优化填充块，根据等效折射率理论、增反理论和增透理论，让信号光在分光优化槽处发散，各优化槽处分别发生信号光的增反效应或增透效应，通过对信号光的增反效应或增透效应，调整通过分光优化段的各路信号光，便能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能分别以最佳路径同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。该光分路结构能迅速增大输入信号光的分光角度，让每路输入信号光的分光距离大大变短的同时，还能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

作为优选，从锥形段与分光优化段的连接处开始，在分光优化段上设置一号分光优化槽，朝前与一号分光优化槽间隔5μm设置二号分光优化槽，朝前与二号分光优化槽间隔30μm设置三号分光优化槽，并且一号分光优化槽、二号分光优化槽和三号分光优化槽内的分光优化填充块的折射率相同；

一号分光优化槽的长度满足l₁=Nλ₁／2n，

二号分光优化槽的长度满足l₂=Nλ₂／2n，

三号分光优化槽的长度满足l₃=(2N+1)λ₃／4n，

其中：l₁、l₂和l₃分别为分光优化段上设置的三个分光优化槽各自的长度，N为正整数，λ₁是波长为1.310μm的输入信号光，λ₂是波长为1.550μm的输入信号光，λ₃是波长为1.460μm的输入信号光，n为某一个分光优化填充块的折射率；

即可对λ₁、λ₂和λ₃三个波长的三路输入信号光的输出角度进行优化调节，进而使这三路输入信号光能分别以最佳路径同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

通过在分光优化段上设置三个长度不同的分光优化槽，在每个分光优化槽中注满布置有分光优化填充块，根据增反理论和增透理论，让信号光在分光优化槽处发生增反效应或增透效应，通过增反效应或增透效应，调整通过分光优化段的各路信号光，便能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使这三路输入信号光能分别以最佳路径同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

作为优选，一号分光优化槽的后端端部为锥形，一号分光优化槽的前端端部为矩形；二号分光优化槽的后端端部为等腰梯形，二号分光优化槽的前端端部为矩形；三号分光优化槽的后端端部为圆弧形，三号分光优化槽的前端端部为矩形。

把一号分光优化槽的后端端部设置成锥形，这种结构使得后端部为锥形的分光优化填充块能够较为准确的对准信号光的中心线，让该锥形分光优化填充块的后端部继续对输入的信号光进行分光，改变分光优化填充块后端部的锥形角度，即可先对信号光分光角度进行一定的微调节，进而使得后续对信号光分光角度的调节变得简单。二号分光优化槽的后端端部为等腰梯形，这种结构使得后端部为对称梯形状的分光优化填充块能够较为准确的对准信号光的中心线，让该梯形分光优化填充块的后端部继续对输入的信号光进行对称分光，改变分光优化填充块后端部的锥形高度和宽度，即可先对信号光分光角度进行一定的微调节，进而使得后续对信号光分光角度的调节变得简单。三号分光优化槽的后端端部为圆弧形，这种结构使得后端部为对称梯形状的圆弧形分光优化填充块，该圆弧形分光优化填充块的后端部能够较为准确的对准信号光的中心线，让该分光优化填充块的后端部均匀的继续对输入的信号光进行对称分光，圆弧形端部的分光优化填充块可先对信号光分光角度进行一定的微调节，进而使得后续对信号光分光角度的调节变得简单。本方案让信号光先经过带锥形端的分光优化填充块，然后再传到带等腰梯形端的分光优化填充块，再传到带圆弧形端的分光优化填充块，信号光边传输边对分光角度进行调节，最终让输入的多路信号光从Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

作为优选，分光优化段为矩形体状。这种结构便于制作，便于对信号光的分光角度进行有效控制。

一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构的制备方法，包如下步骤：

步骤一，制作衬底层，选择石英作为衬底层的制作材料，并对衬底层的表面进行抛光处理；

步骤二，制作下包层，选择折射率低的材料作为下包层的制作材料，在衬底层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为16-30微米的下包层；

步骤三，制作芯层，选择折射率高的材料作为芯层的制作材料，在下包层的上表面通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的芯层；

步骤四，制作Y形波导光路，通过光刻和刻蚀工艺对芯层进行处理，将芯层加工成Y形波导光路，其中，Y形波导光路由入光段、锥形段、分光优化段和两个出光段依次连接成于一体组成，入出光段和出光段的截面分别为6×6微米，分光优化段的宽度为单模波导宽度的1-3倍；

步骤五，制作上包层，选择与下包层折射率相同的材料作为上包层的制作材料，在下包层的上表面以及Y形波导光路的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为16-30微米的上包层，使Y形波导光路除输入端和输出端外均被密封在上包层和下包层之间；

步骤六，制作分光优化槽，从分光优化段正上方的上包层处往下设置若干个分光优化槽，分光优化槽的槽底落在Y形波导光路的分光优化段下表面上或落在光分路器的下包层内；

分光优化槽沿着分光优化段的长中心线轴向对称布置；

分光优化槽的个数至少等于入光段上所输入信号光的路数，分光优化槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，分光优化槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，相邻两个分光优化槽间的间距大于单模波导宽度的0.5倍，离分光优化段出口端端部最近的一个分光优化槽到分光优化段出口端端部的间距大于单模波导宽度的0.5倍；

通过CVD方法在每个分光优化槽内注满沉积制作有辅助分开输入信号光的分光优化填充块，并且分光优化填充块的折射率大于Y形波导光路的折射率；

当分光优化槽的长度为l_i=Nλ_i／2n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增反作用，该分光优化填充块对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当分光优化槽的长度为l_i=(2N+1)λ_i／4n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增透作用，该分光优化填充块对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为分光优化槽的长度，N为正整数，λ_i为一路输入信号光的波长，n为某一个分光优化填充块的折射率；

通过调整分光优化段上各个分光优化槽的长度，便能对Y形波导光路的每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出；

步骤七，切割、研磨，将光分路器的输入端和输出端进行切割，并研磨抛光，然后进行封装。

作为优选，从锥形段与分光优化段的连接处开始，在分光优化段上设置一号分光优化槽，朝前与一号分光优化槽间隔5μm设置二号分光优化槽，朝前与二号分光优化槽间隔30μm设置三号分光优化槽，并且一号分光优化槽、二号分光优化槽和三号分光优化槽内的分光优化填充块的折射率相同；

一号分光优化槽的长度满足l₁=Nλ₁／2n，

二号分光优化槽的长度满足l₂=Nλ₂／2n，

三号分光优化槽的长度满足l₃＝(2N+1)λ₃／4n，

其中：l₁、l₂和l₃分别为分光优化段上设置的三个分光优化槽各自的长度，N为正整数，λ₁是波长为1.310μm的输入信号光，λ₂是波长为1.550μm的输入信号光，λ₃是波长为1.460μm的输入信号光，n为某一个分光优化填充块的折射率；

即可对λ₁、λ₂和λ₃三个波长的三路输入信号光的输出角度进行优化调节，进而使这三路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

作为优选，把一号分光优化槽的后端端部制作成锥形，把一号分光优化槽的前端端部制作成矩形；把二号分光优化槽的后端端部制作成等腰梯形，把二号分光优化槽的前端端部制作成矩形；把三号分光优化槽的后端端部制作成圆弧形，把三号分光优化槽的前端端部制作成矩形。

作为优选，把分光优化段制作成矩形体状。

本发明能达到如下效果：

1、本发明通过在分光优化段上设置三个长度不同的分光优化槽，在每个分光优化槽中注满布置有分光优化填充块，根据增反理论和增透理论，让信号光在分光优化槽处发生增反效应或增透效应，通过增反效应或增透效应，调整通过分光优化段的各路信号光，便能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得三路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

2、本发明在制造时可根据多路输入信号光的波长自行设计出适合分光比需的光分路器。且该光分路器可靠性稳定性好，制造简单方便，成本低。

附图说明

图1是本发明衬底层的一种结构示意图。

图2是本发明在图1的基础上，将下包层沉积制作在衬底层上后的一种结构示意图。

图3是本发明在图2的基础上，将芯层沉积制作在下包层上后的一种结构示意图。

图4是本发明在图3的基础上，采用光刻和刻蚀工艺把芯层处理成Y形波导光路，并在Y形波导光路的分光优化段上设有三个分光优化槽，并在三个分光优化槽内注满沉积制作有分光优化填充块后的一种结构示意图。

图5是本发明在图4的基础上，在下包层的上表面和Y形波导光路的上表面以及三个分光优化槽内沉积制作上包层后的一种结构示意图。

图6是本发明Y形波导光路一种正俯视结构示意图。

图7是本发明制作方法1的一种侧视结构示意图。

图8是本发明制作方法1的一种后视结构示意图。

图9是本发明在图3的基础上，采用光刻和刻蚀工艺把芯层处理成Y形波导光路后的一种结构示意图。

图10是本发明在图9的基础上，在下包层的上表面和Y形波导光路的上表面上沉积制作上包层后的一种结构示意图。

图11是本发明在图10的基础上，并在Y形波导光路的分光优化段处，设有三个分光优化槽，并在这三个分光优化槽内注满沉积制作有分光优化填充块后的一种结构示意图。

图12是本发明制作方法2的一种侧视结构示意图。

图13是本发明制作方法2的一种后视结构示意图。

图14是本发明的一种原理示意图。

图中：衬底层1，下包层2，芯层3，Y形波导光路4，一号分光优化槽5，二号分光优化槽6，三号分光优化槽7，上包层8，入光段9，锥形段10，分光优化段11，出光段12，信号光13，信号光的两束分光14。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法，制作方法1包如下步骤：

步骤一，制作衬底层1，参见图1所示，选择石英作为衬底层的制作材料，并对衬底层的表面进行抛光处理；

步骤二，制作下包层2，参见图2所示，选择折射率低的材料作为下包层的制作材料，在衬底层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为16-30微米的下包层；

步骤三，制作芯层3，参见图3所示，选择折射率高的材料作为芯层的制作材料，在下包层的上表面通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的芯层；

步骤四，制作Y形波导光路4，参见图4所示，通过光刻和刻蚀工艺对芯层进行处理，将芯层加工成Y形波导光路，其中，Y形波导光路由入光段9、锥形段10、分光优化段11和两个出光段12依次连接成于一体组成，参见图6所示，入出光段和出光段的截面分别为6×6微米，分光优化段的宽度为单模波导宽度的1-3倍；

步骤五，制作上包层8，参见图5所示，选择与下包层折射率相同的材料作为上包层的制作材料，在下包层的上表面以及Y形波导光路的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为16-30微米的上包层，使Y形波导光路除输入端和输出端外均被密封在上包层和下包层之间；

步骤六，制作分光优化槽，参见图4、图5、图6、图7、图8所示，在分光优化段正上设置有三个分光优化槽，这三个分光优化槽分别是一号分光优化槽5、二号分光优化槽6和三号分光优化槽7。

把一号分光优化槽的后端端部制作成锥形，把一号分光优化槽的前端端部制作成矩形；把二号分光优化槽的后端端部制作成等腰梯形，把二号分光优化槽的前端端部制作成矩形；把三号分光优化槽的后端端部制作成圆弧形，把三号分光优化槽的前端端部制作成矩形。把分光优化段制作成矩形体状。每个分光优化槽的槽底落在Y形波导光路的分光优化段下表面上或落在光分路器的下包层内；每个分光优化槽沿着分光优化段的长中心线轴向对称布置，每个分光优化槽的长中心线与分光优化段的长中心线重合；分光优化槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，分光优化槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，相邻两个分光优化槽间的间距大于单模波导宽度的0.5倍，离分光优化段出口端端部最近的一个分光优化槽到分光优化段出口端端部的间距大于单模波导宽度的0.5倍；通过CVD方法在每个分光优化槽内注满沉积制作有辅助分开输入信号光的分光优化填充块，并且分光优化填充块的折射率大于Y形波导光路的折射率；

当分光优化槽的长度为l_i=Nλ_i／2n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增反作用，该分光优化填充块对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当分光优化槽的长度为l_i=(2N+1)λ_i／4n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增透作用，该分光优化填充块对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为分光优化槽的长度，N为正整数，λ_i为一路输入信号光的波长，n为某一个分光优化填充块的折射率；

通过调整分光优化段上各个分光优化槽的长度，便能对Y形波导光路的每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出；

步骤七，切割、研磨，将光分路器的输入端和输出端进行切割，并研磨抛光，然后进行封装。制作方法1制作完成后如图5、图7、图8所示。

制作方法2包括的步骤与制作方法1的不同在于，参见图9所示，在制造完Y形波导光路4后，参见图10所示不在Y形波导光路4的分光优化段上设置有分光优化槽，而是直接制作上包层。参见图11所示，然后从分光优化段正上方的上包层处往下设置三个分光优化槽，这三个分光优化槽分别是一号分光优化槽5、二号分光优化槽6和三号分光优化槽7。制作方法2制作完成后参见图11、图12、图13所示。

制作方法1和制作方法2只是制作流程的先后顺序不同，本质上都是为了在Y形波导光路4的分光优化段上设置有分光优化槽。

本实施例中，从锥形段与分光优化段的连接处开始，在分光优化段上设置一号分光优化槽，朝前与一号分光优化槽间隔5μm设置二号分光优化槽，朝前与二号分光优化槽间隔30μm设置三号分光优化槽，并且一号分光优化槽、二号分光优化槽和三号分光优化槽内的分光优化填充块的折射率相同；

一号分光优化槽的长度满足l₁=Nλ₁／2n，

二号分光优化槽的长度满足l₂=Nλ₂／2n，

三号分光优化槽的长度满足l₃=(2N+1)λ₃／4n，

其中：l₁、l₂和l₃分别为分光优化段上设置的三个分光优化槽各自的长度，N为正整数，λ₁是波长为1.310μm的输入信号光，λ₂是波长为1.550μm的输入信号光，λ₃是波长为1.460μm的输入信号光，n为某一个分光优化填充块的折射率；

即可对λ₁、λ₂和λ₃三个波长的三路输入信号光的输出角度进行优化调节，进而使这三路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

使用时，通过在Y形波导光路的锥形段和出光段之间设置分光优化段，并在分光优化段上设置若干个长度不同的分光优化槽，在每个分光优化槽中注满布置有分光优化填充块，根据等效折射率理论、增反理论和增透理论，让信号光在分光优化槽处发散，各优化槽处分别发生信号光的增反效应或增透效应，通过对信号光的增反效应或增透效应，调整通过分光优化段的各路信号光，便能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能分别以最佳路径同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

在图14中，X¹轴表示信号光的宽度，单位为微米；Z¹表述信号光的一段传输距离，单位为微米。参见图14所示，信号光从长度为-20微米处到20微米处，在这短短的40微米长的传输距离内，信号光的分光角度就从0度增大到了约60度的角度，增大迅速。

图14中，X¹轴表示信号光13的宽度，单位为微米；Z¹轴表述信号光传播方向的长度，单位为微米。参见图14所示，信号光从Z¹轴的-20微米处传输到Z¹轴的20微米处，在这短短的40微米长的传输距离内，信号光的宽度从X¹轴的-1.5微米到X¹轴的1.5微米变成了从X¹轴的-3.5微米到X¹轴的3.5微米，即信号光在40微米长的传输距离内宽度从3微米变为了7微米，变宽了4微米。也就是信号光的分光角度变化迅速，信号光的两束分光14从0度增大到了约60度的角度，信号光的分光角度增大迅速，为后续对信号光进行分光角度光优化调节提供了前提条件保证。

参见图14所示，一束信号光13经过一个分光优化填充块后形成该信号光的两束分光14，这两束分光的角度变化快慢大小可以通过调整分光优化填充块的长度来实现，使得信号光的分光角度可调。该光分路结构能迅速增大输入信号光的分光角度，让每路输入信号光的分光距离大大变短的同时，还能对每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路两个出光段的优化路径输出。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (8)

1.一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构，包括光分路器，其特征在于，光分路器的Y形波导光路(4)分别由折射率相同的入光段(9)、锥形段(10)、分光优化段(11)和两个出光段(12)依次连接成于一体组成，并且分光优化段的宽度为单模波导宽度的1-3倍；

在分光优化段上设有若干个分光优化槽，分光优化槽沿着分光优化段的长中心线轴向对称布置，分光优化槽的长中心线与分光优化段的长中心线重合；

分光优化槽的槽底落在Y形波导光路的分光优化段下表面上或落在光分路器的下包层(2)内，分光优化槽的槽口落在Y形波导光路的分光优化段上表面上或落在光分路器的上包层(8)内；

分光优化槽的个数至少等于入光段上所输入信号光的路数，分光优化槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，分光优化槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，相邻两个分光优化槽间的间距大于单模波导宽度的0.5倍，离分光优化段出口端端部最近的一个分光优化槽到分光优化段出口端端部的间距大于单模波导宽度的0.5倍；

通过CVD方法在每个分光优化槽内注满沉积制作有辅助分开输入信号光的分光优化填充块，并且分光优化填充块的折射率大于Y形波导光路的折射率；

当分光优化槽的长度为l_i=Nλ_i／2n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增反作用，与增透作用相比，该分光优化填充块对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当分光优化槽的长度为l_i=(2N+1)λ_i／4n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增透作用，与增反作用相比，该分光优化填充块对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为分光优化槽的长度，N为正整数，λ_i为一路输入信号光的波长，n为某一个分光优化填充块的折射率；

通过调整分光优化段上各个分光优化槽的长度，便能对Y形波导光路的每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路的两个出光段输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构，其特征在于，从锥形段与分光优化段的连接处开始，在分光优化段上设置一号分光优化槽(5)，朝前与一号分光优化槽间隔5μm设置二号分光优化槽(6)，朝前与二号分光优化槽间隔30μm设置三号分光优化槽(7)，并且一号分光优化槽、二号分光优化槽和三号分光优化槽内的分光优化填充块的折射率相同；

一号分光优化槽的长度满足l₁=Nλ₁／2n，

二号分光优化槽的长度满足l₂=Nλ₂／2n，

三号分光优化槽的长度满足l₃=(2N+1)λ₃／4n，

其中：l₁、l₂和l₃分别为分光优化段上设置的三个分光优化槽各自的长度，N为正整数，λ₁是波长为1.310μm的输入信号光，λ₂是波长为1.550μm的输入信号光，λ₃是波长为1.460μm的输入信号光，n为某一个分光优化填充块的折射率；

即可对λ₁、λ₂和λ₃三个波长的三路输入信号光的输出角度进行优化调节，进而使这三路输入信号光能同时沿着Y形波导光路的两个出光段输出。

3.根据权利要求2所述的一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构，其特征在于，一号分光优化槽的后端端部为锥形，一号分光优化槽的前端端部为矩形；二号分光优化槽的后端端部为等腰梯形，二号分光优化槽的前端端部为矩形；三号分光优化槽的后端端部为圆弧形，三号分光优化槽的前端端部为矩形。

4.根据权利要求1所述的一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构，其特征在于，分光优化段为矩形体状。

5.一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构制备方法，其特征在于，包如下步骤：

步骤一，制作衬底层(1)，选择石英作为衬底层的制作材料，并对衬底层的表面进行抛光处理；

步骤二，制作下包层(2)，选择折射率低的材料作为下包层的制作材料，在衬底层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为16-30微米的下包层；

步骤三，制作芯层(3)，选择折射率高的材料作为芯层的制作材料，在下包层的上表面通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的芯层；

步骤四，制作Y形波导光路(4)，通过光刻和刻蚀工艺对芯层进行处理，将芯层加工成Y形波导光路，其中，Y形波导光路由入光段(9)、锥形段(10)、分光优化段(11)和两个出光段(12)依次连接成于一体组成，入出光段和出光段的截面分别为6×6微米，分光优化段的宽度为单模波导宽度的1-3倍；

步骤五，制作上包层(8)，选择与下包层折射率相同的材料作为上包层的制作材料，在下包层的上表面以及Y形波导光路的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为16-30微米的上包层，使Y形波导光路除输入端和输出端外均被密封在上包层和下包层之间；

步骤六，制作分光优化槽，从分光优化段正上方的上包层处往下设置若干个分光优化槽，分光优化槽的槽底落在Y形波导光路的分光优化段下表面上或落在光分路器的下包层内；

分光优化槽沿着分光优化段的长中心线轴向对称布置；

分光优化槽的个数至少等于入光段上所输入信号光的路数，分光优化槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，分光优化槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，相邻两个分光优化槽间的间距大于单模波导宽度的0.5倍，离分光优化段出口端端部最近的一个分光优化槽到分光优化段出口端端部的间距大于单模波导宽度的0.5倍；

通过CVD方法在每个分光优化槽内注满沉积制作有辅助分开输入信号光的分光优化填充块，并且分光优化填充块的折射率大于Y形波导光路的折射率；

当分光优化槽的长度为l_i=Nλ_i／2n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增反作用，该分光优化填充块对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当分光优化槽的长度为l_i=(2N+1)λ_i／4n时，该分光优化槽中的分光优化填充块对输入信号光的光波起增透作用，该分光优化填充块对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为分光优化槽的长度，N为正整数，λ_i为一路输入信号光的波长，n为某一个分光优化填充块的折射率；

通过调整分光优化段上各个分光优化槽的长度，便能对Y形波导光路的每路输入信号光的分光角度进行分光优化调节，进而使得若干路输入信号光能同时沿着Y形波导光路的两个出光段输出；

步骤七，切割、研磨，将光分路器的输入端和输出端进行切割，并研磨抛光，然后进行封装。

6.根据权利要求5所述的一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构制备方法，其特征在于，从锥形段与分光优化段的连接处开始，在分光优化段上设置一号分光优化槽，朝前与一号分光优化槽间隔5μm设置二号分光优化槽，朝前与二号分光优化槽间隔30μm设置三号分光优化槽，并且一号分光优化槽、二号分光优化槽和三号分光优化槽内的分光优化填充块的折射率相同；

一号分光优化槽的长度满足l₁=Nλ₁／2n，

二号分光优化槽的长度满足l₂=Nλ₂／2n，

三号分光优化槽的长度满足l₃=(2N+1)λ₃／4n，

其中：l₁、l₂和l₃分别为分光优化段上设置的三个分光优化槽各自的长度，N为正整数，λ₁是波长为1.310μm的输入信号光，λ₂是波长为1.550μm的输入信号光，λ₃是波长为1.460μm的输入信号光，n为某一个分光优化填充块的折射率；

即可对λ₁、λ₂和λ₃三个波长的三路输入信号光的输出角度进行优化调节，进而使这三路输入信号光能同时沿着Y形波导光路的两个出光段输出。

7.根据权利要求6所述的一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构制备方法，其特征在于，把一号分光优化槽的后端端部制作成锥形，把一号分光优化槽的前端端部制作成矩形；把二号分光优化槽的后端端部制作成等腰梯形，把二号分光优化槽的前端端部制作成矩形；把三号分光优化槽的后端端部制作成圆弧形，把三号分光优化槽的前端端部制作成矩形。

8.根据权利要求5所述的一种用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构制备方法，其特征在于，把分光优化段制作成矩形体状。