CN1475822A - 光波导耦合器线路器件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种可应用于光分波器和合波器等的、特别能抵抗偏振光变化和温度变化的高分子光波导线路。光波导耦合器线路8由形成于基片1表面的2条光波导纤芯2、3构成，该光波导纤芯2、3被形成于基片1上的下部覆盖层6及上部覆盖层7所覆盖，并具有通过使光波导纤芯2、3相互平行地接近而形成的2个方向性耦合器4、5，本发明对与光波导纤芯2、3的截面形状、折射率和线路布线有关的各因素进行最优化，使得即便波长变化、偏振光变化和温度变化，线路特性也能够保持恒定。

Description

光波导耦合器线路器件

发明领域

本发明涉及例如在光通信等中，应用于光分波器和合波器等的、特别能抵抗偏振光变化和抵抗温度变化的高分子光波导线路。

背景技术

在使用S、C及L波段光的高密集波分复用(DWDM)通信系统中，把以1550nm(纳米)为中心带宽为80-100nm的光，与波长变化无关地按一定的分配比例分为两个通道输出的光器件有波长无关型光波导耦合器。分配比例为1∶1的耦合器称为3dB耦合器，其在很多情况下使用。

波长无关型光波导耦合器由图9示例的Mach-Zehnder(马赫-曾德)干涉计式光线路17所构成，其具有形成于石英或硅片等构成的基片20的表面上的2条光波导纤芯13、14(K.JINGUJI et al，“具有波长展平耦合比的马赫-曾德干涉式光波导耦合器(MACH-ZEHNDER INTERFEROMETERTYPE OPTICAL WAVEGUIDE COUPLER WITH WAVELENGTH-FLATTENED COUPLINGRATIO)”，Electron.Lett.，1990，Vol.26，No.17，pp.1326-1327，特开平3-213829号公报)。

光波导纤芯13、14被形成于基片20之上的下部覆盖层18和上部覆盖层19所覆盖。当这些纤芯和覆盖层的主要成分由二氧化硅(SiO2)构成时，称为石英光波导，当由高分子材料构成时，称为高分子光波导。

该Mach-Zehnder干涉计式光线路17具有2个方向性耦合器15、16，它们是通过使上述光波导纤芯13、14相互平行地接近而形成的。Mach-Zehnder干涉计式光线路17把从上述光波导纤芯13、14中的任何一方的光波导纤芯13或14的一个端部13a或者14a输入的、以1550nm波长为中心带宽为80-100nm的信号光的能量，按1∶1的分配比例进行分离，分别以输入的50％从上述光波导纤芯13、14的另一个端部13b、14b输出。

该Mach-Zehnder干涉计式光线路17的重要的应用例可举出图2所示的2×2N分光器。该2×2N分光器(splitter)通过将波长无关型3cB耦合器9和波导分支线路10沿长边方向连接来构成，波长无关型3dB耦合器9具有与Mach-Zehnder干涉计式光线路17相同的波导布线，波导分支线路10由沿横向并列的2个1×N分光器构成。具有这样的特征的布线结构的图2所示的2×2N分光器既具有DWDM要求的波段，又实现了光能量分路的功能。

例如，如图2所示的2×2N分光器具有这样的功能：将从上述波长无关型3dB耦合器9的输入口9a、9b中的其中一个输入口9a输入的、以1550nm为中心带宽为80-100nm的信号光λ的输入光的能量均等地分配，从上述波导分支线路10的各输出口10₁、10₂、…、10_2N输出。虽然从输入口9b输入，效果也完全相同，但在通常的通信系统中，考虑到通信线路的安全性，输入口9a和9b中的任意一个起到作为备用输入口的作用。

因为图2所示的2×2N分光器利用了高分子光波导，使用温度变化时，特性的变动很大，因此可应用的温度范围比较狭窄。而且，因为高分子材料具有双折射性，当所使用的光的偏振光方向发生变化时，特性的变化也会很大，因此图2所示的2×2N分光器的偏振光依赖损失特性(PDL)变差。

但是，对构成图2所示的2×2N分光器的后半部分的上述波导分支线路10来说，即使采用高分子光波导，由于其结构不容易依赖于温度变化和偏振光变化，因此不大会受到温度变化和偏振光变化的影响(Bao-Xue Chen et al，“光耦合器(Optical Coupler)”，US Patent5757995)。因此，问题在于，构成图2所示的2×2N分光器的前半部分的上述波长无关型3dB耦合器9。

用于光波导的高分子材料的折射率温度系数是石英的十几倍以上，此外，石英的多折射几乎为0，而高分子材料则大约为0.0082。当周围温度变化或光的偏振光面发生变化时，传播上述波长无关型3dB耦合器9的波导模式的有效折射率发生很大变化，破坏了所设计的参数的平衡，特性偏离设计目标。

当利用具有与上述波长无关型3dB耦合器9相同结构的如图9示例的Mach-Zehnder干涉计式光线路17来进行分析时，当周围温度变化时，上述光波导纤芯13、14及这些光波导纤芯周围的覆盖层的折射率也发生很大变化，由此引起的特性劣化主要有下列2个原因。第一个原因是：由于上述2个方向性耦合器15、16的完全耦合长发生变化，不能达到设计的耦合系数。第2个原因是：由于上述光波导纤芯13、14的光程差所产生的相位差发生变化，因此导致能量分配比例发生变化。此外，当输入信号光的偏振光面发生变化时，受到双折射的影响，光波导的等价折射率发生变化。因此，上述2个方向性耦合器15、16的完全耦合长和上述光波导纤芯13、14的光程差所引起的相位差发生变化，导致能量分配比例偏离设计值。

要解决上述温度依赖性的问题，必须进一步改进整体结构。与此类似的问题在一部分石英光波导线路中也会发生。在石英材料的情况下，有下列方法等：由于折射率温度系数为正值并且很小，因此在石英光波导纤芯上涂覆具有负折射率温度系数的高分子薄膜，以去除该温度依赖性。但是，由于高分子材料的折射率温度系数基本上为负值并且绝对值很大，因此，该方法并不适合于高分子光波导的情况。

为改善高分子光波导的温度特性，还有使用由热膨胀率较大的高分子材料来构成基片的方法。该方法主要是有效地利用基片所具有的较大热线膨胀率，抵消高分子光波导所具有的负的温度特性。但是，该方法只局限于具有大热线膨胀率的材料，对硅或石英基片等热膨胀率值很小的材料来说，不能象在硅片上集成其它半导体器件那样，在其上制作高分子光波导。

为解决上述偏振光依赖性的问题，存在这样的方法：在光波导截面上开槽，并在该槽内插入薄膜波长片，从而使偏振光面沿直角方向旋转，通过使旋转前后的影响相抵消来去除偏振光依赖性。但是，为达到这样的效果，必须具有镜面对称的光波导线路布线，因此可以用于AWG(阵列波导)那样的对称结构的光波导布线，但对于通过光波导线路的非对称性来实现波长无关化的耦合器来说，该方法并不适用。此外，在光波导上开槽并在该槽内插入薄膜波长片等制造工艺的条件相当繁杂而苛刻，存在由于需要显微镜操作等原因，合格率降低，成本变高的不利方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既保持采用高分子光波导的最重要理由的低成本这一优点，又利用现有技术而在硅或石英基片等上具有偏振光无关性及温度无关性的高分子光波导Mach-Zehnder型干涉计式光线路，

高分子光波导耦合器线路，根据用途不同，有重视温度无关性的耦合器线路，以及温度无关性和偏振光无关性两方面都重视的耦合器线路。本发明者们将重点放在温度无关性上：首先提出一种能抑制由温度变化引起的输出偏差的高分子光波导耦合器线路。

为解决上述问题并达到目的，如图1所示的本发明的抵抗偏振光变化和温度变化的高分子光波导耦合器线路8的特征在于：其由2条光波导纤芯2、3构成，该2条光波导纤芯2、3形成于由石英或硅片等构成的基片1的表面。该光波导纤芯2、3被形成于基片1上的下部覆盖层6和上部覆盖层7所覆盖，并具有通过使光波导纤芯2、3相互平行地接近而形成的2个方向性耦合器4、5，对与光波导纤芯2、3的截面形状、折射率和线路布线有关的各因素进行最优化，以使即使波长变化、偏振光变化和温度变化，也能够使线路特性保持恒定。

本发明的光波导耦合器线路器件具有：基片；高分子下部覆盖层，其形成于所述基片上；至少2条高分子光波导，其形成于所述高分子下部覆盖层上；高分子上部覆盖层，其覆盖所述高分子光波导；多个方向性耦合器，其是使所述至少2条高分子光波导中的2条光波导在多个位置相互接近而构成的，所述2条高分子光波导的各自的一个端部为输入端，而各自的另一个端部为输出端，所述光波导耦合器线路器件的特征在于：对连接所述多个方向性耦合器中相邻的任意2个方向性耦合器之间的所述2条光波导的有效光路长设定一个差ΔL，该有效光路长差ΔL设定为0.7至0.9μm。

本发明的特征在于：具有：基片；高分子下部覆盖层，其形成于所述基片上；至少2条高分子光波导，其形成于所述高分子下部覆盖层上；高分子上部覆盖层，其覆盖所述高分子光波导；多个方向性耦合器，其是使所述至少2条高分子光波导中的2条光波导在多个位置相互接近而构成的，对连接所述多个方向性耦合器中相邻的任意2个方向性耦合器之间的所述2条光波导的有效光路长设定一个差ΔL，并且所述有效光路长差ΔL设定为0.7至0.9μm，所述各方向性耦合器分别具有2条光波导的平行部分。

本发明的特征在于：上述高分子光波导由折射率为1.508～1.568和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成。

本发明的特征在于：上述高分子下部覆盖层由折射率为1.503～1.562和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成。

本发明的特征在于：上述高分子上部覆盖层由折射率为1.503～1.562和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成。

本发明的特征在于：上述方向性耦合器中的其中一个的2条光波导的平行部分的长度选定为0.101～0.128mm，而上述方向性耦合器中的另一个的平行部分的长度选定为1.454～1.612mm。

本发明的特征在于：上述各方向性耦合器的2条光波导的平行部分的间隔分别选定为4.3～5.1μm。

本发明的特征在于：上述光波导的截面形状形成为宽度为w、厚度为t的矩形。

本发明的特征在于：上述光波导的截面形状形成为正方形。

本发明的特征在于：上述光波导的截面形状形成为正方形，其边长为6～8μm。

本发明的特征在于：上述高分子下部覆盖层的厚度约为20μm。

本发明的特征在于：上述基片由石英片构成。

本发明的特征在于：上述基片由硅片构成。

本发明的特征在于：上述基片由聚酰亚胺树脂片构成。

现在假设将TE偏振光或TM偏振光的光信号输入到图1所示的光线路8的光波导纤芯2的一个端部2a，那么从图1的光波导的另一端2b、3b输出的光能的分配比例η可如下表示： $\mathrm{\η}=\frac{{\left|B_{\mathrm{out}}\right|}^2}{{\left|A_{\mathrm{out}}\right|}^2+{\left|B_{\mathrm{out}}\right|}^2}=a^2+b^2+2\mathrm{ab}\cos \left(\mathrm{\β\ΔL}\right)......\left(1\right)$

这里： $a=\cos \left[\frac{\mathrm{\π}}{{2L}_{c1}}(L_1+L_{e1})\right]\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{2L_{c2}}(L_2+L_{e2})\right].......\left(2\right)$ $b=\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{{2L}_{c1}}(L_1+L_{e1})\right]\cos \left[\frac{\mathrm{\π}}{{2L}_{c2}}(L_2+L_{e2})\right].......\left(3\right)$

其中，A_out和B_out分别为从光波导纤芯2、3的另一端2b、3b输出的光的振幅，L_c1和L_c2分别为方向性耦合器4、5的完全耦合长，L1和L2分别为方向性耦合器4、5的平行部的长度，L_e1和L_e2分别为方向性耦合器4、5的等价平行部增加长，β为传播光波导纤芯2、3的波导模式的传播常数、ΔL为光波导纤芯2、3的长度之差。但是，上述L_c1、L_c2和L_e1、L_e2以及β随偏振光方向不同而具有不同的值。

上述L_c1、L_c2和L_e1、L_e2不仅依赖于偏振光，同时也还是波长λ、光波导纤芯2、3的宽度w和厚度t、光波导纤芯2、3的折射率n_g、覆盖层6、7的折射率n_c，方向性耦合器4、5的平行部间隔s₁、s₂的函数：

L_ci＝L_ci(λ，w，t，n_g，n_c，s_i)。i＝1，2       (4)

L_ei＝L_ei(λ，w，t，n_g，n_c，s_i)，i＝1，2       (5)

与此相同，传播常数β也是波长λ、光波导纤芯2、3的宽度w和厚度t、光波导纤芯2、3的折射率n_g、覆盖层6、7的折射率n_c的函数：

β＝β(λ，w，t，n_g，n_c)                     (6)

光波导纤芯2、3的折射率n_g和覆盖层6、7的折射率n_c都是环境温度T和波长λ的函数：

n_g＝n_g(λ，T)                                (7)

n_c＝n_c(λ，T)                                (8)

考虑偏振光模式，在使用波段和假定的温度变化范围内，为满足下述联立方程式(9)至(12)：

η(λ，T)＝50％±δη                     (9) $|\mathrm{\&delta;\&eta;}(\mathrm{\&lambda;},T){|}_{\mathrm{\&lambda;}}=|\frac{\&PartialD;\mathrm{\&eta;}}{\&PartialD;\mathrm{\&lambda;}}\&times;\mathrm{\&delta;\&lambda;}|<{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{\&lambda;}}.........\left(10\right)$ $|\mathrm{\&delta;\&eta;}(\mathrm{\&lambda;},T){|}_T=|\frac{\&PartialD;\mathrm{\&eta;}}{\&PartialD;T}\&times;\mathrm{\&delta;T}|<{\mathrm{\&sigma;}}_T.........\left(11\right)$

δη＝|δη(λ，T)|_λ+|δη(λ，T)|_T      (12)

通过将光波导纤芯2、3的宽度w和厚度t、方向性耦合器4、5的平行部间隔s₁、s₂、光波导纤芯2、3的折射率n_g和覆盖层6、7的折射率n_c、方向性耦合器4、5的平行部的长度L₁、L₂、以及光波导纤芯2、3的长度之差ΔL等各参数最优化，就可以同时解除波长依赖性和温度依赖性。此处设定σ_λ和σ_T使δη≤1％。但是，由于图1所示的光线路8的输出特性具有周期性，因此对于一个偏振光模式，具有多个同时将波长和温度都无关化的最优化参数的集合(set)数。由此对TE和TM模式分别计算所得的最优化参数的集合数为其2倍。

其次，为了进一步使由上述计算所得的同时波长和温度无关化的光波导线路参数对偏振光也无关化，可利用统计最优化方法。此处，η_lmn表示通过上述计算所得到的光能量的分配比例，Q为设计目标值，D_lmn设定为η_lmn和Q之差：

D_lmn＝η_lmn-Q，l＝1，2，m＝1，2，…；n＝1，2，…；(13)

此处，下标l＝1，2分别表示TE和TM模式，m和n分别表示温度和波长的采样值。因此，可以用： $\mathrm{\&delta;}=\underset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}{D}_{\mathrm{lmn}\text{'}}^{2}l=\mathrm{1,2};m=\mathrm{1,2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;;n=\mathrm{1,2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(14\right)$

来表示评价函数δ，该评价函数δ统计地表示计算值和目标值的一致程度。使用了通过数值计算法使式14的δ最小化来选择的各参数的高分子光波导耦合器线路可以同时解除偏振光依赖性、温度依赖性、以及波长依赖性。

采取上述措施的本发明的抵抗偏振光和温度变化的高分子光波导耦合器线路8，其特征在于如下将各要素最优化。亦即，如图1所示，基片1的材质是石英或硅等，光波导纤芯2、3的材料是：在波长为1550nm时，折射率n_g为1.508～1.568，双折射率为0.008～0.01的高分子材料，覆盖光波导纤芯2、3的下部覆盖层6和上部覆盖层7的材料是：在波长为1550nm时，折射率n_c为1.503～1.562，双折射率为0.008～0.01的高分子材料。此外，该光波导纤芯2、3的截面形状是边长为6～8μm的正方形，方向性耦合器4的平行部的长度L₁为0.101～0.128mm或1.454～1.612mm，方向性耦合器5的平行部的长度L₂为1.454～1.612mm或0.101～0.128mm，方向性耦合器4的平行部间隔s₁为4.3～5.1μm，方向性耦合器5的平行部间隔s₂为4.3～5.1μm，光波导纤芯2、3的长度差ΔL为0.7至0.9μm。

附图说明

图1是本发明的高分子光波导耦合器线路器件平面图及其侧视图。

图2是高分子光波导2×2N分光器的平面图。

图3表示当使用温度为20℃时，在图1所示的本发明的高分子光波导耦合器线路器件中，能量分配比例相对于信号光的偏振光变化和波长变化而变化的示意图。

图4表示当使用温度为-10℃时，在图1所示的本发明的高分子光波导耦合器线路器件中，能量分配比例相对于信号光波长变化和偏振光变化而变化的示意图。

图5表示当使用温度为0℃时，在图1所示的与本发明有关的高分子光波导耦合器线路器件中，能量分配比例相对于信号光波长变化和偏振光变化而的变化的示意图。

图6表示当使用温度为10℃时，在图1所示的与本发明有关的高分子光波导耦合器线路器件中，能量分配比例相对于信号光波长变化和偏振光变化而变化的示意图。

图7表示当使用温度为30℃时，在图1所示的与本发明有关的高分子光波导耦合器线路器件中，能量分配比例相对于信号光波长变化和偏振光变化而变化的示意图。

图8表示当使用温度为40℃时，在图1所示的与本发明有关的高分子光波导耦合器线路器件中，能量分配比例相对于信号光波长变化和偏振光变化而变化的示意图。

图9是Mach-Zehnder干涉计式光线路17的俯视图及其侧视图。

具体实施方式

实施例

以下参照附图来说明本发明的实施例。

图1是本发明的光波导耦合器线路器件示意图。

如图1所示，本发明的抵抗偏振光和温度变化的高分子光波导耦合器线路8具有2条光波导纤芯2、3，该纤芯2、3形成于由石英构成的基片1的表面上。如图所示，光波导纤芯2、3由折射率n_g为1.508～1.568和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成，并且其截面形状为边长6～8μm的正方形，优选是具有边长从7μm起稍稍靠近8μm的正方形。覆盖了光波导纤芯2、3的下部覆盖层6和上部覆盖层7的材料是折射率n_c为1.503～1.562和双折射率为0.008～0.01的高分子材料。

光波导纤芯2、3具有相互平行接近而形成的2个方向性耦合器4、5。该方向性耦合器4的平行部长度L₁为0.101～0.128mm(或1.454～1.612mm)，平行部间隔s₁为4.3～5.1μm。方向性耦合器5的平行部长度L₂为1.454～1.612mm(或0.101～0.128mm)，平行部间隔s₂为4.3～5.1μm。

光波导纤芯2、3的长度之差ΔL优选形成为0.7至0.9μm的范围。

其次，本发明的高分子光波导耦合器线路8的制造方法的一例如下所述。

采用石英片作为基片1，在其表面，把形成下部覆盖层的高分子溶液(将4，4’-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(4，4’-(Hexafluoroisopropylidene)Diphthalic anhydride)和2，2-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯(2，2-Bis(trifluoromethyl)-4，4’-diaminodiphenyl)等摩尔量溶解于N，N，-二甲基乙酰胺(N，N，-Dimethylacetamide)中，在25℃下经过24小时，在氮气气氛下搅拌后所得的溶液)通过旋转涂布法(Spin coating)形成薄膜，其后，经由去除溶剂和热处理等，形成约20μm厚的高分子下部覆盖层6。

进而，在该下部覆盖层6上，添加4，4’-二氨基二苯醚(4，4’-diaminodiphenyl ether)来代替形成上述覆盖层高分子时所用的2，2-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯的一部分，使该二胺化合物的量的合计与4，4’-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(4，4’-(Hexafluoroisopropylidene)Diphthalic anhydride)等摩尔量，利用由同样方法作成的高分子溶液，通过旋转涂布法，在先前形成的高分子下部覆盖层上形成薄膜，此后，通过去除溶剂和热处理等，形成折射率比下部覆盖层6提高0.25％～0.45％左右的6～8μm厚的高分子芯层。

进而，在上述芯层的表面，通过光刻胶形成规定的光波导图案之后，在氧气气氛中通过反应性离子蚀刻法对芯层进行选择性的蚀刻，形成具有规定图案的光波导纤芯2、3。其后，再次采用与刚才形成下部覆盖层时所用的高分子溶液同样的高分子溶液，通过旋转涂布法和随后的去除溶剂和热处理等方法，形成埋入光波导纤芯2、3的高分子上部覆盖层7。并且，上部覆盖层7的折射率低于纤芯的折射率，但不一定要和下部覆盖层6的折射率相等。

此外，在上述实施例中，作为上述基片1使用了石英片，但也可以使用硅片或聚酰亚胺树脂片等。此外，光波导纤芯的截面形状也可以形成宽度为w、厚度为t的矩形。

使用上述的本发明的高分子光波导耦合器线路8的试验结果如下。

首先，在使用温度为20℃的环境中，将波长分别为1490nm，1510nm，1530nm，1550nm，1570nm，1590nm和1610hm的7种类型波长的光，按TE偏振光和TM偏振光，输入到图1所示的本发明的抵抗偏振光和温度变化的高分子光波导耦合器线路8的光波导纤芯2的一个端部2a，用图3所绘的曲线图表示从上述光波导纤芯的另一端2b、3b所输出的光能的比例，亦即各种波长能量分配比例。其结果为，根据在120nm的带宽上的波长变化和偏振光变化所产生的能量分配比例，全部落入(50±0.79)％的范围。

其次，在使用温度分别为-10℃、0℃、10℃、30℃、40℃的各种环境下，进行了与在上述20℃时相同的实验。在各种温度下，每种波长的TE和TM偏振光的能量分配比例被分别表示于图4、图5、图6、图7和图8中。根据波长变化和偏振光变化而产生的能量分配比例分别落入(50±0.71)％、(50±0.73)％、(50±0.76)％、(50±0.81)％、(50±0.84)％的范围，几乎未受到偏振光、温度及波长变化的影响。

因此，本发明的抵抗偏振光变化和温度变化的高分子光波导耦合器线路8，对用于密集波分复用通信中的以1550nm波长为中心、带宽为120nm的信号光来说，波长变化和偏振光变化对其影响非常之小，即使使用温度发生了从-10℃变化到40℃，几乎覆盖了一年之中的温度变动时，其特性也不会改变。因此，作为本发明的抵抗偏振光变化和温度变化的高分子光波导耦合器线路8的一个例子，可以构成如图2所示的高分子光波导2×2N分光器，作为同时与偏振光和温度都无关的耦合器9加以使用。

在本发明中，因为对图1所示的高分子光波导耦合器线路8的纤芯截面形状、折射率以及与线路布线有关的各因素进行了优化，使线路特性不仅相对于波长变化，而且相于对偏振光变化和温度变化也能保持恒定，从而明显地降低了由于高分子光波导的高的温度依赖性以及由双折射引起的偏振光依赖性对能量分配比例的影响。

因此，本发明的高分子光波导耦合器线路8，具有用于密集波分复用通信中的以1550nm波长为中心、120nm的带宽，但不需要对输入信号光的偏振光保持装置，此外，即使在温度从-10℃到40℃的变化范围内，不使用特别的恒温设备就可以使用。

由于本发明通过上述的最优化方法，把对偏振光变化、波长变化和温度变化的依赖性抑制到几乎接近于0的程度，因此作为一个应用例，可以用于高分子光波导2×2N分光器对偏振光和温度的无关化中。

由于本发明提供的最优化方法，对现有的使用材料保持原样不必改变，因此，没有必要改变现有的所开发出来的高分子光波导的制造工艺。从而，当把高分子作为材料来使用时，既可以保持光波导制造成本低的优点，又可以达到线路特性与偏振光和温度的无关化。

Claims (14)

1.一种光波导耦合器线路器件，

具有：

基片；

高分子下部覆盖层，其形成于所述基片上；

至少2条高分子光波导，其形成于所述高分子下部覆盖层上；

高分子上部覆盖层，其覆盖所述高分子光波导；

多个方向性耦合器，其是使所述至少2条高分子光波导中的2条光波导在多个位置相互接近而构成的，

所述2条高分子光波导的各自的一个端部为输入端，而各自的另一个端部为输出端，

所述光波导耦合器线路器件的特征在于：对连接所述多个方向性耦合器中相邻的任意2个方向性耦合器之间的所述2条光波导的有效光路长设定一个差ΔL，

该有效光路长差ΔL设定为0.7至0.9μm。

2.一种光波导耦合器线路器件，其特征在于：

具有：

基片；

高分子下部覆盖层，其形成于所述基片上；

至少2条高分子光波导，其形成于所述高分子下部覆盖层上；

高分子上部覆盖层，其覆盖所述高分子光波导；

多个方向性耦合器，其是使所述至少2条高分子光波导中的2条光波导在多个位置相互接近而构成的，

对连接所述多个方向性耦合器中相邻的任意2个方向性耦合器之间的所述2条光波导的有效光路长设定一个差ΔL，并且所述有效光路长差ΔL设定为0.7至0.9μm，

所述各方向性耦合器分别具有2条光波导的平行部分。

3.如权利要求1或2所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述高分子光波导由折射率为1.508～1.568和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述高分子下部覆盖层由折射率为1.503～1.562和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述高分子上部涂覆层由折射率为1.503～1.562和双折射率为0.008～0.01的高分子材料构成。

6.如权利要求1至5中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述方向性耦合器中的其中一个的2条光波导的平行部分的长度选定为0.101～0.128mm，而所述方向性耦合器中的另一个的平行部分的长度选定为1.454～1.612mm。

7.如权利要求1至6中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述各方向性耦合器的2条光波导的平行部分的间隔分别选定为4.3～5.1μm。

8.如权利要求1至7中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述光波导的截面形状形成为宽度为w、厚度为t的矩形。

9.如权利要求1至8中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述光波导的截面形状形成为正方形。

10.如权利要求9所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述光波导的截面形状为正方形，其边长为6～8μm。

11.如权利要求1至10中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述高分子下部覆盖层的厚度约为20μm。

12.如权利要求1至11中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述基片由石英片构成。

13.如权利要求1至11中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述基片由硅片构成。

14.如权利要求1至11中任何一项所述的光波导耦合器线路器件，其特征在于：所述基片由聚酰亚胺树脂片构成。

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