CN1380560A - 光学多路调制器/多路分解器 - Google Patents

光学多路调制器/多路分解器 Download PDF

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Abstract

一种光学多路调制器/多路分解器包括其中设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光的第一和第二定向耦合部分。第一和第二光波导管的长度具有差(ΔL)。第一和第二光波导管的长度差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积,以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积。功率耦合比差至少约为1%至多约为10%。对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45%至多约为55%。

Description

光学多路调制器/多路分解器
交叉参考相关申请
本申请要求以下优先权：2001年4月11日递交的日本专利申请No.2001-112927，和2002年1月24日递交的2002-125326。本文通过参考结合那些申请的内容。
技术领域
本发明涉及光学多路调制器/多路分解器和光学多路调制器/多路分解器设备。
背景技术
互联网业务的迅猛发展要求传输网络容量的增长。这种需要的一个解决方案是波长分割多路转换(WDM)技术。在波长分割多路转换技术中，在一条光纤中多路转换和传送波长彼此不同的多束光。因此，可以通过多路转换的光数增大传输容量。
为了实现波长分割多路转换系统，需要光学多路调制器/多路分解器这样的光学设备。
光学多路调制器/多路分解器多路转换波长彼此不同的光或者将一束光多路分解成具有不同波长的多束光。例如，通过光学多路调制器/多路分解器多路转换的多路转换的光传送给光纤。此外，在光纤中传送的多路转换的光被光学多路调制器/多路分解器多路分解，输出具有不同波长的光。
这种光学多路调制器/多路分解器例如是阵列波导栅(AWG)，Mach-Zehnder干涉仪型光学多路调制器/多路分解器可以多路转换光或者多路分解波长接近的光，例如1549nm和1551nm。
发明内容
根据本发明的一个方面，光学多路调制器/多路分解器包括第一光波导管；第二光波导管；第一定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光；以及第二定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光。设置第一和第二定向耦合部分使得第一和第二定向耦合部分之间的第一光波导管的长度与第一和第二定向耦合部分之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)。第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积。交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长。直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长。第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)的第一功率(power)耦合比与第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比之差至少约为1％至多约为10％。第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
根据本发明另一个方面，光学多路调制器/多路分解器包括第一光波导管，第二光波导管，与第一和第二光波导管连接的第一多模干涉仪波导管，与第一和第二光波导管连接的第二多模干涉仪波导管。设置第一和第二多模干涉仪波导管使得第一和第二多模干涉仪波导管之间的第一光波导管的长度与第一和第二多模干涉仪波导管之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)。第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积。交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长。直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长。第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二多模干涉仪波导管对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比之差至少约为1％至多约为10％。第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
根据本发明的另一个方面，光学多路调制器/多路分解器设备包括多个用于重复多路转换或多路分解的光学多路调制器/多路分解器。每个光学多路调制器/多路分解器包括第一光波导管；第二光波导管；第一定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光；以及第二定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光。设置第一和第二定向耦合部分使得第一和第二定向耦合部分之间的第一光波导管的长度与第一和第二定向耦合部分之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)。第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积。交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长。直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长。第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％。第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
根据本发明再一个方面，光学多路调制器/多路分解器设备包括多个用于重复多路转换或多路分解的光学多路调制器/多路分解器。每个光学多路调制器/多路分解器包括第一光波导管，第二光波导管，与第一和第二光波导管连接的第一多模干涉仪波导管，与第一和第二光波导管连接的第二多模干涉仪波导管。设置第一和第二多模干涉仪波导管使得第一和第二多模干涉仪波导管之间的第一光波导管的长度与第一和第二多模干涉仪波导管之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)。第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积。交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长。直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长。第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二多模干涉仪波导管对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％。第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
根据本发明的另一个方面，光学多路调制器/多路分解器包括第一光波导管；第二光波导管；定向耦合部分，其中设置第一和第二光波导管以便再第一和第二光波导管之间传送光；以及与第一和第二光波导管连接的多模干涉仪波导管。设置定向耦合部分和多模干涉仪波导管使得定向耦合部分和多模干涉仪波导管之间的第一光波导管的长度与定向耦合部分和多模干涉仪波导管之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)。第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积。交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长。直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长。定向耦合部分和多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与定向耦合部分和多模干涉仪波导管对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比之差至少约为1％至多约为10％。定向耦合部分和多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
附图说明
以下通过结合附图参考对本发明的详细说明可以更完整地理解本发明的优点，其中：
图1是根据本发明第一实施例的光学多路调制器/多路分解器的示意图；
图2是与根据第一实施例的光学多路调制器/多路分解器例1-1有关的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图3是光学多路调制器/多路分解器例1-1的插入损失光谱图；
图4是根据第一实施例的光学多路调制器/多路分解器例1-2的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图5是光学多路调制器/多路分解器例1-2的插入损失光谱图；
图6是根据第一实施例的光学多路调制器/多路分解器例1-3的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图7是光学多路调制器/多路分解器例1-3的插入损失光谱图；
图8是根据本发明第二实施例的光学多路调制器/多路分解器的示意图；
图9是第二实施例的光学多路调制器/多路分解器的第一和第二多模干涉仪波导管其中之一的示意图；
图10(a)是沿A-A′线剖开的第二实施例的光学多路调制器/多路分解器的多模干涉仪波导管的横截面图；
图10(b)是沿B-B′线剖开的第二实施例的光学多路调制器/多路分解器的多模干涉仪波导管的横截面图；
图10(c)是沿C-C′线剖开的第二实施例的光学多路调制器/多路分解器的多模干涉仪波导管的横截面图；
图11是根据第二实施例的光学多路调制器/多路分解器例2-1的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图12是光学多路调制器/多路分解器例2-1的插入损失光谱图；
图13示出了基于第一实施例中用于例1s以及对照1s-3s和第二实施例中例2s的表1和2中数据准备的总合结果图；
图14是根据本发明第三实施例的光学多路调制器/多路分解器的示意图；
图15是第三实施例的光学多路调制器/多路分解器设备的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图16是第三实施例的光学多路调制器/多路分解器设备的功率耦合比和波长之间的另一个关系曲线；
图17是输入到第三实施例的光学多路调制器/多路分解器设备的插入损失和波长之间关系的光谱；
图18是第四实施例的光学多路调制器/多路分解器设备的示意图；
图19是第四实施例的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图20是第四实施例的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间的另一个关系曲线；
图21是第四实施例的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间的再一个关系曲线；
图22是输入到第四实施例的光学多路调制器/多路分解器设备中的插入损失和波长之间关系的光谱；
图23是对照2-1的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图24是对照2-1的光学多路调制器/多路分解器的插入损失光谱的曲线；
图25是对照3-1的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间的关系曲线；
图26是对照3-1的光学多路调制器/多路分解器的插入损失光谱的曲线；
具体实施方式
下面参考附图描述最佳实施例，图中相同或相似的部件用相同的参考数字表示。
图1是根据本发明一个实施例的光学多路调制器/多路分解器。参考图1，该实施例的光学多路调制器/多路分解器8是Mach-Zehnder干涉仪型光学多路调制器/多路分解器，包括如图1所示设在硅衬底上的波导管结构。
光学多路调制器/多路分解器8包括第一光波导管3、第二光波导管4、第一定向耦合部分1和第二定向耦合部分2。第一和第二光波导管(3和4)并排设置。第一和第二光波导管(3和4)在第一和第二定向耦合部分(1和2)中彼此紧密设置。第二定向耦合部分2在第一和第二光波导管(3和4)延伸的方向上与第一定向耦合部分1隔开。在Mach-Zehnder干涉仪型光学多路调制器/多路分解器8中，第一和第二定向耦合部分(1和2)设置成第一和第二定向耦合部分(1和2)之间第一光波导管3的长度与第一和第二定向耦合部分(1和2)之间第二光波导管4的长度具有差(ΔL)。将第一和第二光波导管(3和4)的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)确定为预定值。
在Mach-Zehnder干涉仪型光学多路调制器/多路分解器8中，从第一光波导管3的输入侧13到第一光波导管3的输出侧23或者从第二光波导管4的输入侧14到第二光波导管4的输出侧24的光路线是直通路线。在本说明书中，在直通路线中传送的光(直通传播光)的波长称为直通传播波长(λ1)。
在Mach-Zehnder干涉仪型光学多路调制器/多路分解器8中，从第一光波导管3的输入侧13到第二光波导管4的输出侧24或者从第二光波导管4的输入侧14到第一光波导管3的输出侧23的光路线是交叉路线。在本说明书中，在交叉路线中传送的光(交叉传播光)的波长称为交叉传播波长(λ2)。
光学多路调制器/多路分解器8具有分别对于直通传播波长λ1的第一和第二定向耦合部分1、2的第二功率耦合比以及分别对于交叉传播波长λ2的第一和第二定向耦合部分1、2的第一功率耦合比。根据本发明的第一实施例，将前者和后者功率耦合比之差设为最小约1％最大约10％。而且，对于直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的平均波长，第一和第二定向耦合部分1、2的第三功率耦合比在45％-55％的范围内。
例如，在根据第一实施例的例1-1中，直通传播波长λ1是1575nm，交叉传播波长λ2是1525nm，直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2之间的间隔/间距是50nm。
图2是例1-1的功率耦合比和波长之间关系的示例性曲线。参考图2，对于例1-1的光学多路调制器/多路分解器8，第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1的功率耦合比设为约54％，第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2的功率耦合比设为约46％。
因此，第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2的功率耦合比与第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1的功率耦合比之间的差(直通-交叉耦合比差)约为8％。
还是在该例子中，直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2之间的平均波长即(λ1+λ2)/2为1550nm，第一和第二定向耦合部分1、2的功率耦合比设为该平均波长的50％。
光学多路调制器/多路分解器8包括基于二氧化硅的波导管形成区域，即如图1所示包层玻璃或芯玻璃形成在硅衬底上。包层玻璃形成为基于二氧化硅的玻璃，芯玻璃形成为掺杂了TiO2的基于二氧化硅的玻璃。基于二氧化硅的波导管形成区域的薄膜厚度约为50μm。芯玻璃和包层玻璃的折射率的百分比差约为0.4％，芯玻璃的横截面大小为8.0μm×8.0μm。
在几百微米上并排设置隔开几微米的第一光波导管3和第二光波导管4来形成第一和第二定向耦合部分1、2。第一和第二光波导管3、4的折射率约为1.45。
此外，越过第一和第二定向耦合部分1、2之间的距离，第一和第二光波导管3、4的长度分别是L+ΔL和L。因此，第一和第二光波导管3、4的这些长度差在例1-1中是ΔL，例如ΔL＝15.05μm。
在第一实施例的光学多路调制器/多路分解器中，第一和第二光波导管3、4的差ΔL和折射率n之间的乘积即n×ΔL近似交叉传播波长λ2和整数(N)之间的乘积，以及直通传播波长λ1和整数(N)±0.5之间的乘积。整数(N)是1或大于1。
直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2之间的关系以及乘积n×ΔL可以用下面的等式(1)和(2)表达，如果Δλ＝|λ2-λ1|，则能得到下面的等式(3)。λ1和λ2的值不限于某个特定关系。
n×ΔL＝λ1×(N±0.5)           (1)
n×ΔL＝λ2×N                  (2)
ΔL＝(λ1+λ2)/(2n×Δλ)       (3)
尽管可以为不同的整数(N)选择不同的ΔL，但在本实施例中选择最小的ΔL。
此外，除了整数(N)，在确定ΔL时，可以使用在0，1内的近似整数(N)的值(N′)，即(N-0.1)≤N′≤(N+0.1)。这种替代的效果对于光学多路调制器/多路分解器8的功能是可以忽略不计的。
参考图2，通过如此设计光学多路调制器/多路分解器8，如期设置其功率耦合比。
换言之，根据第一实施例例1-1的光学多路调制器/多路分解器8，第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1即λ1＝1575nm的功率耦合比约为54％，第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2即λ2＝1525nm的功率耦合比约为46％。第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1的功率耦合比和第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之间的直通-交叉耦合比约为8％。
而且，第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的平均波长1550nm的功率耦合比是50。
图3是例1-1的光学多路调制器/多路分解器的插入损失的光谱图。参考图3，线(a)表示直通路径的插入损失光谱，线(b)表示交叉路径的插入损失光谱。
从线(a)和(b)可见，直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的插入损失分别约为1dB。而且，在直通路径中这些波长λ1、λ2之间的串扰即波长λ1中的传播损失减去波长λ2中的隔离损失，约为-24dB。
换言之，该例中的光学多路调制器/多路分解器中的串扰低于-15dB，这在光学多路调制器/多路分解器中是可允许的传扰值，从而实现了较小的损失和较低的串扰。
在具有定向耦合部分的电路中，由于制造偏差，定向耦合部分的功率耦合比偏差±5％。因此，仅在第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的平均波长1550nm的功率耦合比被设为50％的时候满足所需的特性是不够的。相反，甚至当第一和第二定向耦合部分1、2的功率耦合比偏差在5％的范围内时也要满足所需的特性。
因此，根据本实施例的例1-2的光学多路调制器/多路分解器准备成假设第一和第二定向耦合部分1、2对于波长λ1和λ2之间平均波长的功率耦合比比50％的预计功率耦合比低5％。
图4是第一实施例的例1-2的功率耦合比和波长之间关系曲线。参考图4，该例的光学多路调制器/多路分解器8使第一和第二定向耦合部分1、2对于波长λ1和λ2之间平均波长1550nm的功率耦合比为45％。
换言之，在例1-2的光学多路调制器/多路分解器8中，第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1即λ1＝1575nm的功率耦合比约为50％，第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2即λ2＝1525nm的功率耦合比约为42％。第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1的功率耦合比与第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为8％。
图5是例1-2的光学多路调制器/多路分解器8的插入损失的光谱图。参考图5，线(a)表示直通路径的插入损失光谱，线(b)表示交叉路径的插入损失光谱。
从线(a)和(b)可见，直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的插入损失分别约为1dB。而且，在直通路径中这些波长λ1、λ2之间的串扰约为-16dB，从而满足小于-15dB的条件，实现了较小损失和较低串扰。
此外，考虑到定向耦合部分制造过程中造成的偏差，通过假设第一和第二定向耦合部分1、2对于波长λ1和λ2之间平均波长的功率耦合比比50％的预计功率耦合比高5％，做出根据第一实施例的例1-3的光学多路调制器/多路分解器。
图6是例1-3的功率耦合比和波长之间关系的曲线。参考图6，该例的光学多路调制器/多路分解器8使第一和第二定向耦合部分1、2对于波长λ1和λ2之间平均波长1550nm的功率耦合比为55％。
换言之，在本第三个例子中第一实施例的光学多路调制器/多路分解器8中，第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1即λ1＝1575nm的功率耦合比约为59％，第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2即λ2＝1525nm的功率耦合比约为51％。第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1的功率耦合比与第一和第二定向耦合部分1、2对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为8％。
图7是例1-3的光学多路调制器/多路分解器8的插入损失的光谱图。参考图7，线(a)表示直通路径的插入损失光谱，线(b)表示交叉路径的插入损失光谱。
从线(a)和(b)可见，直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的插入损失分别约为1dB。而且，在直通路径中这些波长λ1、λ2之间的串扰约为-37dB，从而满足小于-15dB的条件，实现了较小损失和较低串扰。
从以上例子可见，通过将第一和第二定向耦合部分1、2对于直通传播波长λ1与对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差设置为至少约1％至多约10％以及将功率耦合比设置在直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的平均波长的45％和55％的范围内，第一实施例的光学多路调制器/多路分解器8多路转换或多路分解定向耦合部分1、2的功率耦合比的波长相关性不可忽略的、具有小损失和较低串扰的光。
下面的表1示出了上述第一实施例的示例性光学多路调制器/多路分解器的特性。而且，表1包括为了进行对照对准备的光学多路调制器/多路分解器获得的实验结果。
表1
平均波长的功率耦合比(％) 直通-交叉比之差(％) 直通路径中的串扰(dB)     λ1(nm)     λ2(nm) 平均波长(nm)
例1 例1-2     45     8     -16     1575    1525   1550
例1-1     50     -24
例1-3     55     -37
比照1 比照1-2     45     12     -31     1510    1590   1550
比照1-1     50     -18
比照1-3     55     -14
比照2 比照2-2     45     25     -10    1610    1530    1570
比照2-1     50     -13
比照2-3     55     -23
比照3 比照3-2     45     45     -7    1330    1550    1440
比照3-1     50     -4
比照3-3     55     -3
参考表1，对照1-1、1-2和1-3的光学多路调制器/多路分解器具有图1所示结构，差ΔL即第一和第二耦合部分之间的距离上第一和第二波导管之间的距离为9.43μm。
还参考表1，对照1-1、1-2和1-3的光学多路调制器/多路分解器设置成其直通传播波长λ1是1510nm，交叉传播波长λ2是1590nm，直通和交叉传播波长的平均波长是1550nm，预定在1550nm处功率耦合比是50％。
对照1-1的光学多路调制器/多路分解器预定在平均波长1550nm处的功率耦合比为50％。对照1-2的光学多路调制器/多路分解器由于制造过程中的偏差在平均波长1550nm处的功率耦合比为45％。对照1-3的光学多路调制器/多路分解器由于制造过程中的偏差在平均波长1550nm处的功率耦合比为55％。
在对照1-1的光学多路调制器/多路分解器中，第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长λ1即λ1＝1510nm的功率耦合比都是约为44％，第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长λ2即λ2＝1590nm的功率耦合比都是约为56％。第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长λ1的功率耦合比与第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为12％。对照1-1的光学多路调制器/多路分解器中的串扰约为-18dB。
但是，在例1-3的光学多路调制器/多路分解器中，即，在平均波长1550nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成55％，串扰约为-14dB。由于在光学多路调制器/多路分解器中可允许的串扰即传播波长中的传播损失减去交叉波长中的交叉损失是-15dB或更低，因此比照1-3的光学多路调制器/多路分解器不满足这种条件。
此外，在例1-2的光学多路调制器/多路分解器中，即，在平均波长1550nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成45％，串扰约为-31dB。
参考表1，比照2-1、2-2和2-3的光学多路调制器/多路分解器具有图1所示结构，差ΔL即第一和第二耦合部分之间的距离上第一和第二波导管之间的距离为10.6μm。
再参考表1，比照2-1、2-2和2-3的光学多路调制器/多路分解器设置成其直通传播波长λ1是1610nm，交叉传播波长λ2是1530nm，直通和交叉传播波长的平均波长是1570nm，预定在1570nm处功率耦合比是50％。
对照2-1的光学多路调制器/多路分解器预定在平均波长1570nm处的功率耦合比为50％。对照2-2的光学多路调制器/多路分解器由于制造过程中的偏差在平均波长1570nm处的功率耦合比为45％。对照2-3的光学多路调制器/多路分解器由于制造过程中的偏差在平均波长1570nm处的功率耦合比为55％。
图23是比照2-1的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间关系的曲线。参考图23，在比照2-1的光学多路调制器/多路分解器中，第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长λ1即λ1＝1610nm的功率耦合比都是约为65％，第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长λ2即λ2＝1530nm的功率耦合比都是约为40％。第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长λ1的功率耦合比与第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为25％。
图24是比照2-1的光学多路调制器/多路分解器的插入损失的光谱图。参考图24，线(a)表示直通路径的插入损失光谱，线(b)表示交叉路径的插入损失光谱。
从线(a)可见，直通路径中波长λ1、λ2之间的串扰约为-13dB，因此不满足-15dB或更低的条件。由此，发现即使比照2-1的光学多路调制器/多路分解器如预定的那样在这些波长λ1、λ2的平均波长处得到了功率耦合比，但不能实现低串扰。
此外，在例1-3的光学多路调制器/多路分解器中，即，在平均波长1570nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成45％，串扰约为-10dB，因此，在比照2-1的光学多路调制器/多路分解器的情况下，比照2-2的光学多路调制器/多路分解器不能满足-15dB或更低的条件。
在例2-3的光学多路调制器/多路分解器中，即，在平均波长1570nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成55％，串扰约为-23dB。
参考表1，比照3-1、3-2和3-3的光学多路调制器/多路分解器具有图1所示结构，差ΔL即第一和第二耦合部分之间的距离上第一和第二波导管之间的距离为3.2μm。
再参考表1，比照3-1、3-2和3-3的光学多路调制器/多路分解器设置成其直通传播波长λ1是1330nm，交叉传播波长λ2是1550nm，直通和交叉传播波长的平均波长是1440nm，预定在1440nm处功率耦合比是50％。
对照3-1的光学多路调制器/多路分解器预定在平均波长1440nm处的功率耦合比为50％。对照3-2的光学多路调制器/多路分解器由于制造过程中的偏差在平均波长1440nm处的功率耦合比为45％。对照3-3的光学多路调制器/多路分解器由于制造过程中的偏差在平均波长1440nm处的功率耦合比为55％。
图25是比照3-1的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间关系的曲线。参考图25，在比照3-1的光学多路调制器/多路分解器中，第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长λ1即λ1＝1330nm的功率耦合比都是约为35％，第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长λ2即λ2＝1550nm的功率耦合比都是约为80％。第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长λ1的功率耦合比与第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为45％。
图26是比照3-1的光学多路调制器/多路分解器的插入损失的光谱图。参考图26，线(a)表示直通路径的插入损失光谱，线(b)表示交叉路径的插入损失光谱。
从线(a)可见，直通路径中波长λ1、λ2之间的串扰即波长λ1中的传播损失减去波长λ2中的隔离损失仅为-4dB，导致串扰显著变差。由此，发现交叉传播波长中的传播损失也变差了几分贝。
此外，在比照3-2的光学多路调制器/多路分解器中，即，在平均波长1440nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成45％，串扰约为-7dB，在比照3-3的光学多路调制器/多路分解器中，即，在平均波长1440nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成55％，串扰约为-3dB。
从以上的比照例可见，定向耦合部分对于直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为45％，不能满足获得-15dB或更低这种条件。因此，发现即使在这些波长λ1、λ2的平均波长1440nm处的功率耦合比约为50％，比照3-1、3-2和3-3的光学多路调制器/多路分解器中没有一个能满足获得-15dB或更低这种条件。而且，发现在比照3-1、3-2和3-3的光学多路调制器/多路分解器中都不能实现较低的插入损失。
图8是根据本发明第二实施例的光学多路调制器/多路分解器的平面图。参考图8，第二实施例的光学多路调制器/多路分解器包括第一和第二多模干涉仪波导管5、6，用于替代第一实施例的光学多路调制器/多路分解器中的第一和第二定向耦合部分1、2，并且两者的功能相同。
图9是第一和第二多模干涉仪波导管5、6其中之一的平面图，图10(a)、10(b)和10(c)是分别沿线A-A′、B-B′和C-C′剖开的第一和第二多模干涉仪波导管5、6的横截面图。
参考图9、10(a)、10(b)和10(c)，多模干涉仪波导管5、6的多模区域即多模干涉仪波导管5、6的主要部分是以矩形形状形成板条形波导管的芯玻璃。多模区域的宽度和长度分别约为几十微米和几百微米。
为了简化设计，第二实施例的第一和第二多模干涉仪波导管5、6是如图9所示的矩形。但是，第一和第二多模干涉仪波导管5、6不限于根据本发明的这种形状，而是只要它们是利用多模效应的耦合器即可。换言之，根据本发明的光学多路调制器/多路分解器包括能在其光传播模式中传播基本模式和基本模式以外的更高模式的多模干涉仪波导管。
图11是根据第二实施例的例2-1的光学多路调制器/多路分解器的功率耦合比和波长之间关系的曲线。例2-1的第一和第二多模干涉仪波导管5、6的目标功率耦合比具有从图11看到的波长相关性。换言之，第一和第二多模干涉仪波导管5、6对于直通传播波长λ1即λ1＝1460nm的功率耦合比都约为47％，第一和第二多模干涉仪波导管5、6对于交叉传播波长λ2即λ2＝1640nm的功率耦合比都约为53％。第一和第二多模干涉仪波导管5、6对于直通传播波长λ1的功率耦合比与第一和第二多模干涉仪波导管5、6对于交叉传播波长λ2的功率耦合比之差约为6％。
还是在这个例子中，将第一和第二多模干涉仪波导管5、6对于直通传播波长λ1和交叉传播波长λ2之间平均波长1550nm及(λ1+λ2)/2的功率耦合比设为50％。
例2-1的光学多路调制器/多路分解器具有预定的功率耦合比，如图11所见。
图12是根据第二实施例的例2-1的光学多路调制器/多路分解器的插入损失的光谱图。参考图12，线(a)表示直通路径的插入损失光谱，线(b)表示交叉路径的插入损失光谱。
从线(a)和(b)可见，直通传播波长和交叉传播波长的传播损失都约为1dB，在直通路径中这些波长λ1、λ2之间的串扰即波长λ1中的传播损失减去波长λ2中的隔离损失约为-28dB，从而满足小于-15dB的条件，实现了较小损失和较低串扰。
此外，在例2-2的光学多路调制器/多路分解器中，即，根据第二实施例准备的设备在平均波长1550nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成45％，串扰约为-24dB。而且，在例2-3的光学多路调制器/多路分解器中，即根据第二实施例准备的设备在平均波长1550nm处的功率耦合比由于制造过程中的偏差而变成55％，串扰约为-17dB。
下面的表2示出了上述第二实施例的三个示例性光学多路调制器/多路分解器2-1、2-2和2-3的特性。
表2
平均波长的功率耦合比(％) 直通-交叉比之差(％) 直通路径中的串扰(dB)     λ1(nm)     λ2(nm) 平均波长(nm)
例2s  例2-2     45     6     -24   1460    1640   1550
 例2-1     50     -28
 例2-3     55     -17
参考表2，光学多路调制器/多路分解器2-1、2-2和2-3都能满足获得串扰等于或低于-15dB的条件，实现类似于第一实施例的光学多路调制器/多路分解器的优点。
图13是根据第一实施例中例1s和比照1s-3s和第二实施例中例2s的表1和2中数据准备的归纳结果曲线。特别地，图13示出了对于那些例子的光学多路调制器/多路分解器的直通传播和交叉传播波长的串扰和功率耦合比之间的关系。
而且，如图13所示的串扰是对于直通路径波长λ1、λ2之间的串扰，因为它们都高于对于交叉路径的串扰。
参考图13，▲表示对于平均波长具有45％的功率耦合比的光学多路调制器/多路分解器的数据，●表示对于平均波长具有50％的功率耦合比的光学多路调制器/多路分解器的数据，■表示平均波长具有55％的功率耦合比的光学多路调制器/多路分解器的数据。
从图13可见，例1s和例2s的光学多路调制器/多路分解器无论在其相应的平均波长处功率耦合比如何都能获得低于-15dB的串扰。
相对照，如图13所见，比照1s、2s和3s中一些或全部光学多路调制器/多路分解器都不能获得低于低于-15dB的串扰，这取决于在相应的平均波长处的功率耦合比。
而且，从图13中例1s和比照1s之间的区域可见，只要在直通和交叉传播波长的平均波长处功率耦合比约为10％或更小，则能获得等于或小于-15dB的条件。
图14是根据本发明第三实施例的光学多路调制器/多路分解器的平面图。参考图8，第三实施例的光学多路调制器/多路分解器包括与第一实施例类似的多个Mach-Zehnder型光学多路调制器/多路分解器8A、8B、8C。光学多路调制器/多路分解器特别设置成树形，该树形具有从阶段1至阶段M多个阶段，M是至少为2的整数，例如，M在第三实施例中是2，每个阶段具有至少一个光学多路调制器/多路分解器。
仍参考图14，在阶段1中平行设置两个光学多路调制器/多路分解器8A、8B，这些光学多路调制器/多路分解器8A、8B被定位成分别与阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8C连接，一前一后地朝向光信号的传播方向。
因此，在第三实施例中，从阶段1中光学多路调制器/多路分解器8A、8B的第一和第二光波导管3、4输入的光信号被多路转换然后分别输出到阶段1中光学多路调制器/多路分解器8A、8B的第一和第二光波导管3、4中。例如，在图14中，光学多路调制器/多路分解器8A将多路转换后的光信号输出到阶段1中的光学多路调制器/多路分解器8A的第二光波导管4，光学多路调制器/多路分解器8B将多路转换的光信号输出到阶段1中光学多路调制器/多路分解器8B的第一光波导管3中。随后，这些来自阶段1的多路转换后的光信号在阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8C中被多路转换。
换言之，第三实施例的光学多路调制器/多路分解器进一步多路转换在后续阶段中在前阶段中被多路转换并输出的一对光信号。例如，参考图14，阶段1中的光学多路调制器/多路分解器8A多路转换两个波长λ1和λ2，同时阶段1中的光学多路调制器/多路分解器8B多路转换两个波长λ3和λ4。之后，阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8C多路转换所有波长λ1、λ2、λ3和λ4，并输出到第二光波导管4中。
波长λ1、λ2、λ3和λ4的光中每种光具有以2TH2的频率间距隔开的相应的波长即λ1＝1495.22nm，λ2＝1465.98nm，λ3＝1451.78nm和λ4＝1480.46nm。
图15和16分别示出了功率耦合比和波长之间关系的曲线。参考图15，线(a)示出了阶段1中光学多路调制器/多路分解器8A在以4THz的频率间距隔开的两个波长λ1和λ2的平均波长(λ1+λ2)/2处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长和交叉传播波长的功率耦合比之差，即在该例中对于波长λ1和波长λ2的功率耦合比之差设为约3％。图15和16中，●表示直通传播波长，▲表示交叉传播波长。
还是参考图15，线(b)示出了阶段1中光学多路调制器/多路分解器8B在以4THz的频率间距隔开的两个波长λ3和λ4的平均波长(λ3+λ4)/2处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长和交叉传播波长的功率耦合比之差即在该例中对于波长λ3和波长λ4的功率耦合比之差设为约3％。
参考图16，阶段2中光学多路调制器/多路分解器8C在以2THz的频率间距隔开的四个波长λ1、λ2、λ3和λ4的平均波长(λ1+λ2+λ3+λ4)/4处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长λ3和λ4与交叉传播波长λ1和λ2的所有可能组合的功率耦合比之差即在该例中对于波长λ1和λ3、λ1和λ4、λ2和λ3以及λ2和λ4的功率耦合比之差设为至少约为1％至多约为10％。
图17是输入到第三实施例的光学多路调制器/多路分解器中的插入损失和波长之间关系的光谱。参考图17，第三实施例的光学多路调制器/多路分解器以小损失分别多路转换从四个端口输入的波长λ1、λ2、λ3和λ4，实现了低串扰。
由于第三实施例的光学多路调制器/多路分解器具有光互易性的特征，因此当波长λ1、λ2、λ3和λ4的多路转换后的光从阶段2的光学多路调制器/多路分解器8C的第一和第二光波导管3、4输入时，阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8C对该光进行多路分解然后输出到另一侧上的第一和第二光波导管3、4中。
接着，来自第一和第二光波导管3、4的多路分解后的光在阶段1中的光学多路调制器/多路分解器8A、8B中被进一步多路分解，然后分别作为波长λ1、λ2、λ3和λ4的光独立输出。这样，第三实施例的光学多路调制器/多路分解器能用前面阶段中的光学多路调制器/多路分解器进一步多路分解从后面阶段输出的光。
因此，第三实施例的光学多路调制器/多路分解器以小损失多路分解多路转换后的波长λ1、λ2、λ3和λ4的光，实现了低串扰。
因此，第三实施例的光学多路调制器/多路分解器以小损失和低串扰在宽带中多路转换光和多路分解包含多个波长的光。
图18是第四实施例的光学多路调制器/多路分解器设备的平面图。参考图18，第四实施例的光学多路调制器/多路分解器包括与第一实施例类似的多个Mach-Zehnder型光学多路调制器/多路分解器8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G。特别地，光学多路调制器/多路分解器设置成树形，该树形具有从阶段1至阶段M多个阶段，M是至少为2的整数，例如，M在第四实施例中是3，每个阶段具有至少一个光学多路调制器/多路分解器。
在第四实施例中从阶段1中的光学多路调制器/多路分解器8A、8B、8C、8D的第一和第二光波导管3、4输入的光信号被多路转换然后朝向阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8E、8F输出到第一和第二光波导管3、4中。光学多路调制器/多路分解器8A、8B将多路转换后的光信号输出到阶段2中光学多路调制器/多路分解器8E的第一和第二光波导管3、4中，光学多路调制器/多路分解器8C、8D将多路转换后的光信号输出到阶段2中光学多路调制器/多路分解器8F的第一和第二光波导管3、4中。
随后，这些来自阶段1的多路转换后的光信号在阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8E、8F中被多路转换，然后输出到阶段3中的光学多路调制器/多路分解器8G中并进一步被多路转换。由此，第四实施例的光学多路调制器/多路分解器设备如在第三实施例的光学多路调制器/多路分解器中一样，还在后面的阶段中多路转换在前面阶段中被多路转换并输出的一对光信号。
例如，参考图18，在阶段1中，光学多路调制器/多路分解器8A多路转换两个波长λ1和λ2，光学多路调制器/多路分解器8B多路转换两个波长λ3和λ4，光学多路调制器/多路分解器8C多路转换两个波长λ5和λ6，光学多路调制器/多路分解器8D多路转换两个波长λ7和λ8。接着，在阶段2中，光学多路调制器/多路分解器8E多路转换波长λ1、λ2、λ3和λ4，光学多路调制器/多路分解器8F多路转换波长λ5、λ6、λ7和λ8。最后，在阶段3中，光学多路调制器/多路分解器8G多路转换所有的波长λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8，然后输出到第二光波导管4中。
波长λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8表示具有以频率间距2THz隔开的相应波长的八束光，即λ1＝1451.78nm，λ2＝1510.29nm，λ3＝1480.46nm，λ4＝1424.19nm，λ5＝1410.79nm，λ6＝1465.98nm，λ1＝1495.22nm，λ8＝1437.85nm。
图19、20和2 1分别示出了功率耦合比和波长之间关系的曲线。参考图19，线(a)示出了在阶段1中光学多路调制器/多路分解器8A在以8THz的频率间距隔开的两个波长λ1和λ2的平均波长(λ1+λ2)/2处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长和交叉传播波长的功率耦合比之差即在该例中对于波长λ1和波长λ2的功率耦合比之差设为约4％。图19、20和21中，●表示直通传播波长，▲表示交叉传播波长。
还是参考图19，线(b)、(c)、(d)分别示出了阶段1中光学多路调制器/多路分解器8B、8C、8D在以8THz的频率间距隔开的其两个相应波长的平均波长处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长和交叉传播波长的功率耦合比之差设为约4％。
参考图20，线(a)示出了阶段2中光学多路调制器/多路分解器8E在以4THz的频率间距隔开的四个波长λ1、λ2、λ3和λ4的平均波长(λ1+λ2+λ3+λ4)/4处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长λ3和λ4与交叉传播波长λ1和λ2的所有可能组合的功率耦合比之差即在该例中对于波长λ1和λ3、λ1和λ4、λ2和λ3以及λ2和λ4的功率耦合比之差设为至少约为1％至多约为10％。
仍然参考图20，线(b)示出了阶段2中，光学多路调制器/多路分解器8F在以4THz的频率间距隔开的四个波长λ5、λ6、λ7和λ8的平均波长(λ5+λ6+λ7+λ8)/4处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长λ7和λ8与交叉传播波长λ5和λ6的所有可能组合的功率耦合比之差即在该例中对于波长λ5和λ7、λ6和λ7、λ5和λ8以及λ6和λ8的功率耦合比之差设为至少约为1％至多约为10％。
参考图21，阶段3中，光学多路调制器/多路分解器8G在以2THz的频率间距隔开的八个波长λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8的平均波长(λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8)/4处的功率耦合比约为50％，将对于直通传播波长λ5、λ6、λ7和λ8与交叉传播波长λ1、λ2、λ3和λ4的所有可能组合的功率耦合比之差设为至少约为1％至多约为10％。
图22是输入到第四实施例的光学多路调制器/多路分解器中的插入损失和波长之间关系的光谱。参考图22，第四实施例的光学多路调制器/多路分解器设备以小损失分别多路转换从八个端口输入的波长λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8，实现了低串扰。
由于第四实施例的光学多路调制器/多路分解器具有光相互性的特征，因此当具有不同波长的多路转换后的光从阶段3中光学多路调制器/多路分解器8G的第一和第二光波导管3、4其中之一输入时，光学多路调制器/多路分解器8G对该光进行多路分解然后将多路分解后的输出到另一侧上的第一和第二光波导管3、4中，与第三实施例的光学多路调制器/多路分解器类似。
接着，来自第一和第二光波导管3、4的多路分解后的光在阶段2中的光学多路调制器/多路分解器8E、8F中被进一步多路分解，最终分别作为具有阶段3中光学多路调制器/多路分解器8G中的相应波长之一的多路分解后的光输出。
因此，第四实施例的光学多路调制器/多路分解器以小损失多路分解多路转换后的波长λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8的光，实现了低串扰。
根据本发明，不限制阶段的数量，因此光学多路调制器/多路分解器可以根据其设置具有适当数量的阶段。例如，根据本发明的光学多路调制器/多路分解器可以在树形中具有四个阶段的光学多路调制器/多路分解器。
而且，在第三和第四实施例中，在若干阶段中光学多路调制器/多路分解器具有第一和第二定向耦合部分1、2。但是，至少一个光学多路调制器/多路分解器可以用多模干涉仪波导管5、6替代第一和第二定向耦合部分1、2。
此外，根据本发明，将被多路转换或多路分解的多束光或一束光不限于特定波长，而是可以进行适当选择，只要光学多路调制器/多路分解器使第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长的功率耦合比以及第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长的功率耦合比分别都在直通传播波长和交叉传播波长的平均波长的45％和55％的范围内，前者和后者功率耦合比之差至少约为1％至多约为10％。
同样的，当至少一个光学多路调制器/多路分解器用多模干涉仪波导管5、6代替第一和第二定向耦合部分1、2时，将根据本发明设置有关功率耦合比的前述参数。
在上述实施例中，芯玻璃是掺杂了TiO2的基于二氧化硅的玻璃。但是，芯玻璃也可以是掺杂了GeO2的基于二氧化硅的玻璃。
还是在上述实施例中，形成第一和第二光波导管3、4和的芯的横截面尺寸是8.0μm×8.0μm，但也可以适当选择。通过利用基于将被使用的波长和折射率百分比差的单模波导管形成第一和第二光波导管3、4，可以实现上述实施例中描述的优点。
此外，在上述实施例中，基于二氧化硅的石英波导管形成区域形成在硅衬底上，但根据本发明，可以适当选择这种形成方式的材料和方法。例如，根据本发明的光学多路调制器/多路分解器可以利用半导体波导管来形成。或者，根据本发明的光学多路调制器/多路分解器可以利用具有折射率分布的光波导管来形成，例如漫射Ti的LiNbO3波导管和例子交换波导管。
再者，根据本发明，光学多路调制器/多路分解器可以基于Mach-Zehnder干涉仪光学多路调制器/多路分解器有各种修改。
或者，根据本发明光学多路调制器/多路分解器可以用于基于Mach-Zehnder干涉仪电路而不是平面光波导管电路的光纤型光学多路调制器/多路分解器。
显然，根据上述教导，本发明可以有各种修改和变形。因此，可以在权利要求书的范围内实现本发明，本发明不限于说明书中的具体实施例。

Claims (16)

1.一种光学多路调制器/多路分解器，包括：
第一光波导管；
第二光波导管；
第一定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光；以及
第二定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光，设置第一和第二定向耦合部分使得第一和第二定向耦合部分之间的第一光波导管的长度与第一和第二定向耦合部分之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)，其中
第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积，交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长，直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长，
第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％，以及
第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
2.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，值(N′)至少是整数(N)-0.1至多是整数(N)+0.1，
3.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，值(N′)等于整数(N)。
4.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，串扰至多是某个范围内的一个预定值，在所述范围内，第三功率耦合比至少约为45％至多55％。
5.根据权利要求4的光学多路调制器/多路分解器，其中，串扰的预定值是-15dB。
6.一种光学多路调制器/多路分解器，包括：
第一光波导管；
第二光波导管；
与第一和第二光波导管连接的第一多模干涉仪波导管；
与第一和第二光波导管连接的第二多模干涉仪波导管，设置第一和第二多模干涉仪波导管使得第一和第二多模干涉仪波导管之间的第一光波导管的长度与第一和第二多模干涉仪波导管之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)，其中
第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N/)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N/)±0.5之间的乘积，交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长，直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长，
第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二多模干涉仪波导管对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％，以及
第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
7.一种光学多路调制器/多路分解器设备，包括：
多个用于重复多路转换或多路分解的光学多路调制器/多路分解器，每个光学多路调制器/多路分解器包括：
第一光波导管；
第二光波导管；
第一定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光；
第二定向耦合部分，其中，设置第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光，设置第一和第二定向耦合部分使得第一和第二定向耦合部分之间的第一光波导管的长度与第一和第二定向耦合部分之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)，其中
第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积，交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长，直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长，
第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二定向耦合部分对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％，以及
第一和第二定向耦合部分对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
8.一种光学多路调制器/多路分解器设备，包括：
多个用于重复多路转换或多路分解的光学多路调制器/多路分解器，每个光学多路调制器/多路分解器包括：
第一光波导管；
第二光波导管；
与第一和第二光波导管连接的第一多模干涉仪波导管；
与第一和第二光波导管连接的第二多模干涉仪波导管，设置第一和第二多模干涉仪波导管使得第一和第二多模干涉仪波导管之间的第一光波导管的长度与第一和第二多模干涉仪波导管之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)，其中
第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积，交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长，直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长，
第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二多模干涉仪波导管对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％，以及
第一和第二多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
9.一种光学多路调制器/多路分解器，包括：
第一光波导管；
第二光波导管；
定向耦合部分，其中设置第一和第二光波导管以便再第一和第二光波导管之间传送光；
与第一和第二光波导管连接的多模干涉仪波导管，设置定向耦合部分和多模干涉仪波导管使得定向耦合部分和多模干涉仪波导管之间的第一光波导管的长度与定向耦合部分和多模干涉仪波导管之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)，其中
第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积，交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长，直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长，
定向耦合部分和多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与定向耦合部分和多模干涉仪波导管对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％，以及
定向耦合部分和多模干涉仪波导管对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
10.按权利要求1的光学多路调制器/多路分解器，其中，第1定向耦合部分的第1功率耦合率大致等于第2定向耦合部分的第1功率耦合率。
11.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，第一定向耦合部分的第一功率耦合比与第二定向耦合部分的第一功率耦合比不同。
12.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，第一定向耦合部分的第二功率耦合比与第二定向耦合部分的第二功率耦合比基本相同。
13.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，第一定向耦合部分的第二功率耦合比与第二定向耦合部分的第二功率耦合比不同。
14.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，第一定向耦合部分的第三功率耦合比与第二定向耦合部分的第三功率耦合比基本不同。
15.根据权利要求1所述的光学多路调制器/多路分解器，其中，第一定向耦合部分的第三功率耦合比与第二定向耦合部分的第三功率耦合比不同。
16.一种光学多路调制器/多路分解器，包括：
第一光波导管；
第二光波导管；
第一定向耦合装置，用于耦合第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光；
第二定向耦合装置，用于耦合第一和第二光波导管以便在第一和第二光波导管之间传送光，设置第一和第二定向耦合装置使得第一和第二定向耦合装置之间的第一光波导管的长度与第一和第二定向耦合装置之间的第二光波导管的长度具有差(ΔL)，其中
第一和第二光波导管的差(ΔL)和折射率(n)之间的乘积(n×ΔL)近似交叉传播波长(λ2)和基本等于整数(N)的值(N′)之间的乘积，以及直通传播波长(λ1)和值(N′)±0.5之间的乘积，交叉传播波长(λ2)是从第一光波导管传播到第二光波导管或者从第二光波导管传播到第一光波导管的交叉传播光的波长，直通传播波长(λ1)是从第一光波导管的输入传播到输出或者从第二光波导管的输入传播到输出的直通传播光的波长，
第一和第二定向耦合装置对于交叉传播波长(λ2)的第一功率耦合比与第一和第二定向耦合装置对于直通传播波长(λ1)的第二功率耦合比之间的功率耦合比差至少约为1％至多约为10％，以及
第一和第二定向耦合装置对于交叉传播波长(λ2)和直通传播波长(λ1)的平均波长的第三功率耦合比至少约为45％至多约为55％。
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