CN1158805C - 光波分复用器件 - Google Patents

Abstract

光波分复用器件，属于光通信技术领域，充分利用反射布拉格光栅对波长的敏感性，实现多波长光波的上下载功能。骨干波导上顺序排列周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组，各个反射布拉格光栅组法线均与骨干波导轴线成α角，骨干波导一侧对应各个反射布拉格光栅组位置处具有下载波导与骨干波导轴线成2α角度，骨干波导另一侧有与下载波导相对应的上载波导与骨干波导轴线成2α角度，其中：Λ_I＝Nλ₁/2n_avcosα，I≥1，3.5°≤α≤7.5°本发明体积小，集成度高，损耗小，工艺成熟。

Description

光波分复用器件

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及对光波进行分波、合波的无源器件。

背景技术

在光通信技术领域中，经常需要对光波进行分波、合波的无源器件，1998年10月6日授权专利号为5,818,986的美国专利，利用反射布拉格光栅对特定波长的光波信号下载，见图1，以两波长为例，多波长λ₁，λ₂光波5进入骨干波导1后，波长为λ₁的光波被反射布拉格光栅2反射进下载波导3，波长为λ₂的光波6透过光栅2在骨干波导1中继续向前传播。这种器件存在的问题是不能对光波上载。图2表示了一种嵌入式光纤波分复用器，它是由厚度为几十微米量级超薄型光学滤波片和光纤嵌入玻璃或金属基体之中而构成的。图中1为骨干波导光纤、7为超薄型光学滤波片，3为下载波导光纤，8为玻璃或金属基体。制作步骤是：在基体8上先开有一定夹角θ的两个直槽，宽度约为130微米，将光纤1置于直槽中用粘胶或金属化固定。在万转/秒的切割机上切一与光纤1成8度至20度的40～50微米的间隙，要求光纤被切端面为镜面。将制备好的30～40微米厚度的光学滤波片7插入光纤光路中，并将另一端面已加工好的光纤3置于另一槽中并固定，即完成制作。当波长为λ₁，λ₂的光波进入光纤1后，波长为λ₁的光波被光学滤片7反射进光纤3，波长为λ₂的光波透过7继续向前传播，完成对波长λ₁的光波下载和分波任务。这种器件制作工艺复杂，精度难以保证，也只能完成光波下载任务。

发明内容

本发明所提出的光波分复用器件，所要解决的问题是充分利用反射布拉格光栅对波长的敏感性，实现多波长光波的上下载功能和分波、合波功能，并为提高集成度打下基础。

本发明的光波分复用器件，骨干波导上顺序排列周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组，各个反射布拉格光栅组法线均与骨干波导轴线成α角，骨干波导一侧对应各个反射布拉格光栅组位置处具有下载波导、与骨干波导轴线成2α角度，其特征在于骨干波导另一侧有与下载波导相对应的上载波导、与骨干波导轴线成2α夹角，其中：

$\left(1\right)----{\mathrm{\Λ}}_I=\frac{{\mathrm{N\λ}}_I}{{2n}_{\mathrm{aV}}\cos \mathrm{\α}};$

n_av为布拉格反射光栅反射区域平均有效折射率，N为反射光级数，

Λ_I为中心波长，I≥1，

(2)3.5°≤α≤7.5°，

(3)对应同一波长λ_I的一个反射布拉格光栅组反射区域内有效折射率与

该反射布拉格光栅组周期Λ_I的乘积为常数。

所述的光波分复用器件，上载波导位置可向远离骨干波导输入方向移动，以加长反射布拉格光栅的长度。

所述的光波分复用器件，周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组可以利用紫外线掩模照射或者双光束干涉方法在骨干波导特定位置写入。

所述的光波分复用器件，周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组也可以利用声光效应、热光效应或考电光效应瞬时加载在骨干波导特定位置。

目前在复用/解复用和光分叉复用方面，反射布拉格光栅主要应用于同一波导中，当带阻滤波器或增益平坦器使用，用作解复用器的也有，但象本发明那样复用解复用波导(上下载波导)使用同一反射布拉格光栅无人使用。使用本发明，可以完成复用解用功能和上载功能以及下载功能，体积小，集成度高，损耗小，结构新，并且工艺成熟。

附图说明

图1为利用反射布拉格光栅下载特定光波信号的原理图。

图2为嵌入式光纤波分复用器原理图。

图3为采用1个反射布拉格光栅的实施状态。

图4为本发明采用4个反射布拉格光栅的实施状态。

具体实施方式

图3所示1为骨干光波导，2为反射布拉格光栅，反射光波中心波长为λ₁，3为下载波导，9为上载波导，4为包层。光栅法线与骨干波导成7.5度角，上下载波导均与骨干波导轴线成15度角，器件衬底采用单晶硅，波导和包层材料均采用聚合物(Polymer)，折射率分别为1.51和1.50，波导截面5×5μm²。当波长λ₁，λ₂的光波5进入骨干光波导1后被反射布拉格光栅2反射进下载波导3，变为波长为λ₁光波10；波长为λ₂的光波透过2继续向前传播；波长为λ₁的光波11进入上载波导9后被2反射，在骨干光波导1中继续向前传播，完成了波长为λ₁的下载和上载任务。

图4所示以4波长光波为例，3、14、17、20分别为中心波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光波的下载波导，9、15、18、21分别为中心波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光波的上载波导，1为骨干光传输波导，2、13、16、19为周期各不相同的反射中心波长分别为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的反射布拉格光栅，光栅法线均与骨干波导1轴线成5度角，上下载波导均与骨干波导1轴线成10度角，器件衬底采用单晶硅，波导和包层材料4均采用聚合物(Polymer)，折射率分别为1.51和1.50，波导截面5×5μm²。

当含波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光波22进入骨干光传输波导1后，波长为λ₁的光波光栅2反射进下载波导3，其它光波透过2继续向前传播，此时波长为λ₁的光波可由上载波导9经光栅2反射，在骨干光传输波导1中继续向前传播，完成长为λ₁的光波的复用与复用；波长λ₂的光波被光栅13反射进下载波导14，其它光波透过光栅13继续向前传播，此时波长为λ₂的光波可由上载波导15经光栅13反射，在骨干光传播波导1中继续向前传播，完成波长为λ₂的光波的复用与解复用；波长λ₃的光波被光栅16反射进下载波导17，其它光波透过光栅16继续向前传播，此时波长为λ₃的光波可由上载波导18经光栅16反射，在骨干光传输波导1中继续向前传播，完成波长为λ₃的光波的复用与解复用；波长λ₄的光波被光栅19反射进下载波导20，其它光波透过光栅19继续向前传播，此时波长为λ₄的光波可由上载波导21经光栅19反射，在骨干光传输波导1中继续向前传播，完成波长为λ₄的光波的复用与解复用；最后含波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光波23从骨干光传输波导1中射出。

Claims (4)

1、一种光波分复用器件，骨干波导上顺序排列周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组，各个反射布拉格光栅组法线均与骨干波导轴线成α角，骨干波导一侧对应各个反射布拉格光栅组位置处具有下载波导、与骨干波导轴线成2α角度，其特征在于骨干波导另一侧有与下载波导相对应的上载波导、与骨干波导轴线成2α夹角，其中：

$\left(1\right)----{\mathrm{\Λ}}_I=\frac{{\mathrm{N\λ}}_I}{{2n}_{\mathrm{aV}}\cos \mathrm{\α}};$

n_av为布拉格反射光栅反射区域平均有效折射率，N为反射光级数，

Λ_I为中心波长，I≥1，

(2)3.5°≤α≤7.5°

(3)对应同一波长λ_I的一个反射布拉格光栅组反射区域内有效折射率与

该反射布拉格光栅组周期Λ_I的乘积为常数。

2、如权利要求1所述的光波分复用器件，其特征在于上载波导位置可向远离骨干波导输入方向移动，以加长反射布拉格光栅的长度。

3、权利要求1或2所述的光波分复用器件，其特征在于周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组利用紫外线掩模照射或者双光束干涉方法在骨干波导特定位置写入。

4、权利要求1或2所述的光波分复用器件，其特征在于周期分别为Λ_I的I个反射布拉格光栅组利用声光效应、热光效应或者电光效应瞬时加载在骨干波导特定位置。

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