CN1391116A - 阵列波导光栅 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于密集波分复用系统多波长光信号解复用的阵列波导光栅，其结构是：设有输入耦合器(1)、波导阵列(2)、输出耦合器(4)，它们依次光路连接，装在平板衬底(3)上，其中，波导阵列(2)由若干根圆柱波导构成。其传输光信号的方法是：光信号经输入渐变折射率平板波导耦合器(1)均匀地耦合进入圆柱波导阵列(2)，再由圆柱波导阵列送至输出渐变折射率平板波导耦合器(4)，并在其中实现多光束干涉，将不同的光波长按照不同的空间位置分开输出。本发明具有工作性能稳定、成本低以及结构简单、产品成品率高等优点。

Description

阵列波导光栅
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，特别是一种用于密集波分复用系统多波长光信号解复用的阵列波导光栅。
背景技术
1988年，Smit提出阵列波导光栅(以下简称为AWG)。经过多年的努力，这种器件正从实验室研究进入到实用化阶段，并且成为密集波分复用(以下简称DWDM)光纤通信网络的最重要的关键器件之一。特别是近几年，AWG技术一直是光通信领域研究的热点。
AWG的一般结构包括输入耦合器、阵列波导、输出耦合器三个部分。在已经提出的AWG相关发明中，美国专利6,188,818所描述的器件的输出波导做成锥形，以实现器件的通道平坦；美国专利6,289,147描述了一种阵列波导光栅通过在其输入端增加马赫-曾德干涉仪以及多模干涉仪实现器件的通道平坦的方法。另外也有些专利所提出的AWG结构不同之处主要是在阵列波导的形状不同，有的是S形的，有的是“几”字形的，有的是圆弧形的，分别见于美国专利No.5,212,758，No.5,841,919与No.5,982,960，以实现相应的解复用与复用功能。在这些专利设计中，入射和出射端面都是采用罗兰圆周曲面透镜，阵列波导则是弯曲的矩形平面波导。由于在现有的平面波导工艺中，很难保证透镜曲面以及阵列波导的弯曲界面的光学质量，导致生产难度高、性能一致性差、成品率低等弊端。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种改进型阵列波导光栅，用于DWDM系统多波长光信号解复用，可完全消除如上所述弊端，同时能降低与光纤的耦合难度。
本发明解决其技术问题的技术方案是：提供一种新型阵列波导光栅，由输入渐变折射率平板波导耦合器、圆柱波导阵列和输出渐变折射率平板波导耦合器构成。
上述阵列波导光栅在传输光信号时，其方法是：光信号经输入渐变折射率平板波导耦合器均匀地耦合进入圆柱波导阵列，再由圆柱波导阵列送至输出渐变折射率平板波导耦合器，并在其中实现多光束干涉，将不同的光波长按照不同的空间位置分开输出。
本发明具有如下主要优点：
其一.结构简单，制作工艺简化，易于制作和降低成本。
其二.产品成品率高。
其三.工作性能稳定：对环境温度的变化不敏感。而且，由于以自聚焦平面波导耦合器取代曲面自由空间耦合器，以圆柱阵列波导取代矩形阵列波导，所以能完全消除目前平板波导弊端；并通过特殊设计“芯-包”波导结构，可有效地抑制阵列波导之间的模式耦合，从而能改善AWG串扰性能。
其四.AWG芯片中的圆柱阵列模场与输入输出光纤完全匹配，所以耦合难度降低。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的阵列波导光栅，其结构如附图所示：设有输入耦合器1、波导阵列2、输出耦合器4，它们依次光路连接，装在平板衬底3上，其中，波导阵列2由若干根圆柱波导构成。
上述的输入耦合器1、输出耦合器4，可由渐变折射率平板波导构成，它们的入射和出射端面是平面；其折射率沿平行于平板衬底3表面且垂直于光传播方向为平方率分布，沿垂直于平板衬底表面方向以及平行于光传播方向为均匀分布，形成一种自聚焦平板波导透镜。
上述平板衬底3刻有与波导阵列2各圆柱波导一一对应的V型槽，圆柱波导通过粘连或嵌连方式定位于V型槽内，相邻V型槽之间的长度差等于波导之间的长度差ΔL，并满足如下条件：
nΔL＝mλ0
其中，n为圆柱波导折射率，λ0为中心波长，m为光栅级次。
本发明器件传输光信号的方法是：光信号(DWDM多波长光信号)经输入渐变折射率平板波导耦合器1，均匀地耦合进入圆柱波导阵列2。再由圆柱波导阵列2，送至输出渐变折射率平板波导耦合器4。由于在圆柱阵列波导2的不同波导中传输的光信号经历不同的光程，因此多路光信号在输出渐变折射率平板波导耦合器4遇会产生多光束干涉，将不同波长的光信号按照不同的空间位置分开，即可实现DWDM解复用。

Claims (5)

1.一种阵列波导光栅，其特征是所述的阵列波导光栅，设有输入耦合器(1)、波导阵列(2)、输出耦合器(4)，它们依次光路连接，安装在平板衬底(3)上，其中，波导阵列(2)由若干根圆柱波导构成。
2.根据权利要求1所述的阵列波导光栅，其特征是所述的输入、输出耦合器(1)、(4)由渐变折射率平板波导构成，它们的入射和出射端面是平面，其折射率沿平行于平板衬底(3)表面且垂直于光传播方向为平方率分布，沿垂直于平板衬底表面方向以及平行于光传播方向为均匀分布，形成一种自聚焦平板波导透镜。
3.根据权利要求1所述的阵列波导光栅，其特征是构成波导阵列(2)的各圆柱波导之间具有固定的长度差ΔL，并满足如下条件：
nΔL＝mλ0
其中，n为圆柱波导折射率、λ0为中心波长、m为光栅级次。
4.根据权利要求3所述的阵列波导光栅，其特征是平板衬底(3)刻有与波导阵列(2)各圆柱波导一一对应的V型槽，圆柱波导定位于V型槽内，相邻V型槽之间的长度差等于波导之间的长度差ΔL。
5.一种利用权利要求1或2或3所述的阵列波导光栅传输光信号的方法，其特征是光信号经输入渐变折射率平板波导耦合器(1)均匀地耦合进入圆柱波导阵列(2)，再由圆柱波导阵列送至输出渐变折射率平板波导耦合器(4)，并在其中实现多光束干涉，将不同的光波长按照不同的空间位置分开输出。
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