CN110989079A - 一种空气包层su8阵列波导光栅 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光纤通信技术领域，公开了一种空气包层SU8阵列波导光栅，包括依次连接的输入信道波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导、输出信道波导；阵列波导光栅采用SU8胶在二氧化硅衬底上制作而成，所述阵列波导光栅采用空气包层。本发明解决了现有技术中阵列波导光栅的制作过程复杂、集成度不高的问题，本发明的光波损耗小、热稳定性好、加工方法简单，效率高。

Description

一种空气包层SU8阵列波导光栅
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种空气包层SU8阵列波导光栅。
背景技术
全球互连网的迅速普及、光纤到户和家庭办公的崛起，使主干网和局域网的通信容量猛增，波分复用技术(Wavelength Division Multiplexing，WDM)充分利用了光纤的巨大带宽资源，用波分复用的方式来改进传输效率、提高复用效率、扩充传输容量，是实现大容量、高速率光纤通信的必然选择。
波分复用/解复用器是波分复用光纤通信系统中最关键的器件阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)是集成光电子系统中的重要功能器件，可用于构建波分复用光通信系统中的波分复用器/解复用器、波长路由器。
目前，大多数用构建阵列波导光栅的加工工艺复杂，程序繁琐，集成度不高。为此，如何提供一种对现有工艺兼容，制作高效，且能够实现器件集成化的阵列光栅波导成为当前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种空气包层SU8阵列波导光栅，解决了现有技术中阵列波导光栅的制作过程复杂、集成度不高的问题。
本申请实施例提供一种空气包层SU8阵列波导光栅，包括依次连接的输入信道波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导、输出信道波导；阵列波导光栅采用SU8胶在二氧化硅衬底上制作而成，所述阵列波导光栅采用空气包层。
优选的，所述输入信道波导包括第一直波导段、第一弯曲波导段；所述输出信道波导包括多条通道，每条通道均包括第二弯曲波导段、第二直波导段。
优选的，所述阵列波导包括多条波导，每条波导均包括第三直波导段、第三弯曲波导段、第四直波导段。
优选的，所述输入信道波导、所述输出信道波导均采用垂直耦合结构；所述输入信道波导的所述第一直波导段设置有第一反射平面、第一入射平面，所述第一反射平面与所述第一入射平面的夹角为45°；所述输出信道波导的所述第二直波导段设置有第二反射平面、第二入射平面，所述第二反射平面与所述第二入射平面的夹角为45°。
优选的，所述阵列波导光栅采用飞秒激光烧蚀加工而成。
优选的，所述阵列波导光栅应用于光电电路板时，所述阵列波导光栅与所述光电电路板可拆卸安装，垂直腔面激光器发射的光束通过第一透镜聚焦入射至所述输入信道波导的所述第一反射平面，并反射至所述第一入射平面进行传输，来自所述输出信道波导的所述第二入射平面的光束入射至所述第二反射平面，并反射至第二透镜后聚焦出射到二极管。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，在二氧化硅衬底上使用SU8胶材料制成阵列波导光栅，由于SU8胶具有良好的成膜特性，加热可以消除膜厚的不均匀性，实现膜的自平整、与基地材料无明显互溶问题，光波损耗小、热稳定性好；阵列波导光栅采用空气包层，加工方法简单，效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种空气包层SU8阵列波导光栅的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种空气包层SU8阵列波导光栅中空气包层的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种空气包层SU8阵列波导光栅中信道波导垂直耦合结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种空气包层SU8阵列波导光栅的应用示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1：
实施例1提供一种空气包层SU8阵列波导光栅，如图1所示，包括依次连接的输入信道波导11、输入平板波导12、阵列波导13、输出平板波导14、输出信道波导15。阵列波导光栅采用SU8胶22在二氧化硅衬底23(同图1中的二氧化硅衬底16)上制作而成，所述阵列波导光栅采用空气包层21，如图2所示。所述SU8胶22具有良好的成膜特性，加热可以消除膜厚的不均匀性，实现膜的自平整、与基地材料无明显互溶问题，光波损耗小、热稳定性好。
所述输入信道波导11包括第一直波导段、第一弯曲波导段，两段光滑地连接。所述输出信道波导15包括多条通道，每条通道均包括第二弯曲波导段、第二直波导段，两段光滑地连接。
所述阵列波导13包括多条波导，每条波导均包括第三直波导段、第三弯曲波导段、第四直波导段，三段光滑地连接。
所述输入信道波导11、所述输出信道波导15均采用垂直耦合结构。
如图3所示，所述输入信道波导11的所述第一直波导段30设置有第一反射平面31、第一入射平面32，所述第一反射平面31与所述第一入射平面32的夹角为45°。
所述输出信道波导15的垂直耦合结构与所述输入信道波导11的垂直耦合结构类似。所述输出信道波导15的所述第二直波导段设置有第二反射平面、第二入射平面，所述第二反射平面与所述第二入射平面的夹角为45°。
本发明在所述输入信道波导11、所述输出信道波导15的部分采用垂直耦合结构，可以有效减少传输损耗，并且实现器件的高度集成化。
所述阵列波导光栅采用飞秒激光烧蚀加工而成。本发明采用空气包层，并使用飞秒激光烧蚀加工，加工方法简单，效率高。
实施例2：
实施例2提供一种具体的空气包层SU8阵列波导光栅，参看图1，阵列波导光栅的波导宽度和高度均为10μm，所述输入信道波导11的中心波长为1550nm，波长间隔为0.8nm，所述输入信道波导11的信道数为1，所述输出信道波导15的信道数为8，所述阵列波导13的中心间距20μm，衍级数为80，罗兰圆的直径为9362.89μm，所述阵列波导13的相邻波导的长度差为82.67μm，所述阵列波导13的波导数为51。
参看图1-图3，以1550nm为中心波长的复信号光，首先通过垂直耦合区域中的所述第一反射平面31反射后，光通过所述第一入射平面32进入中心的所述输入信道波导11，之后光在所述输入平板波导12内发生衍射，进行功率分配并耦合至所述阵列波导13区。衍射光以相同的相位到达所述阵列波导13的端面上，经所述阵列波导13传输。因所述阵列波导13相邻的波导保持有相同的长度差Δl＝82.67μm，因而在输出端相邻波导的某一波长的输出光具有相同的相位差，对于不同波长的光相位差不同，于是不同波长的光在所述输出平板波导14中发生衍射并聚焦到所述输出信道波导15的不同通道位置，经所述输出信道波导15输出波长分别为1546.8nm、1547.6nm、1548.4nm、1549.2nm、1550nm、1550.8nm、1551.6nm、1552.4nm的光信号，完成波长分配即解复用功能。整个衍射过程服从光栅衍射方程。
实施例3：
将实施例1或实施例2提供的空气包层SU8阵列波导光栅44应用于光电电路板43时，所述阵列波导光栅44与所述光电电路板43可拆卸安装，垂直腔面激光器(vcsel)41发射一束光波，通过第一透镜42后聚焦入射到所述输入信道波导垂直耦合结构的所述第一反射平面，反射光线到达入所述第一入射平面传输，最后通过所述输出信道波导的所述第二反射平面和第二透镜到达二极管45，实现在光电电路板中的传输作用，如图4所示。
本发明提供的阵列波导光栅安装在光电电路板上，能够有效减小元器件尺寸；阵列波导光栅应用于倒装焊的光电电路板中，阵列波导光栅可更换，能够有效降低使用成本。例如，阵列波导光栅可以通过两个细微螺丝和光电电路板固定安装，通过拆卸螺丝可更换阵列波导光栅。
本发明实施例提供的一种空气包层SU8阵列波导光栅至少包括如下技术效果：
(1)在二氧化硅衬底上使用SU8胶材料制成阵列波导光栅，SU8胶具有良好的成膜特性，加热可以消除膜厚的不均匀性，实现膜的自平整、与基地材料无明显互溶问题，光波损耗小、热稳定性好；阵列波导光栅采用空气包层，并使用飞秒激光烧蚀加工，加工方法简单，效率高。
(2)在输入信道波导、输出信道波导的部分采用垂直耦合结构，有效减少传输损耗，并且实现器件的高度集成化。
(3)阵列波导光栅安装在光电电路板上，有效减小元器件尺寸；阵列波导光栅应用于倒装焊的光电电路板中，阵列波导光栅可更换，降低使用成本。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种空气包层SU8阵列波导光栅，其特征在于，包括依次连接的输入信道波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导、输出信道波导；阵列波导光栅采用SU8胶在二氧化硅衬底上制作而成，所述阵列波导光栅采用空气包层。
2.根据权利要求1所述的空气包层SU8阵列波导光栅，其特征在于，所述输入信道波导包括第一直波导段、第一弯曲波导段；所述输出信道波导包括多条通道，每条通道均包括第二弯曲波导段、第二直波导段。
3.根据权利要求1所述的空气包层SU8阵列波导光栅，其特征在于，所述阵列波导包括多条波导，每条波导均包括第三直波导段、第三弯曲波导段、第四直波导段。
4.根据权利要求2所述的空气包层SU8阵列波导光栅，其特征在于，所述输入信道波导、所述输出信道波导均采用垂直耦合结构；所述输入信道波导的所述第一直波导段设置有第一反射平面、第一入射平面，所述第一反射平面与所述第一入射平面的夹角为45°；所述输出信道波导的所述第二直波导段设置有第二反射平面、第二入射平面，所述第二反射平面与所述第二入射平面的夹角为45°。
5.根据权利要求1所述的空气包层SU8阵列波导光栅，其特征在于，所述阵列波导光栅采用飞秒激光烧蚀加工而成。
6.根据权利要求4所述的空气包层SU8阵列波导光栅，其特征在于，所述阵列波导光栅应用于光电电路板时，所述阵列波导光栅与所述光电电路板可拆卸安装，垂直腔面激光器发射的光束通过第一透镜聚焦入射至所述输入信道波导的所述第一反射平面，并反射至所述第一入射平面进行传输，来自所述输出信道波导的所述第二入射平面的光束入射至所述第二反射平面，并反射至第二透镜后聚焦出射到二极管。
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