CN212872974U - 基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，包括相互靠近的平面光波导形式的直通端波导和耦合端波导，第一波长的光和第二波长的光同时输入所述直通端波导，第二波长的光从所述直通端波导输出；第一波长的光从所述直通端波导耦合入所述耦合端波导，由所述耦合端波导输出。或者第二波长的光输入所述直通端波导，第一波长的光输入所述耦合端波导；第一波长的光从所述耦合端波导耦合入所述直通端波导；第一波长的光和第二波长的光均从所述直通端波导输出。实现了两通道的波分复用或解复用的功能，解决了传统光纤熔融拉锥波分复用器体积大、集成度低的问题。

Description

基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件。

背景技术

随着光网络的应用和推广，人们对光通信带宽的需求也大幅增加，波分复用技术应运而生。此技术可以将多路不同波长的光信号耦合入单根光纤传输(合波)，也可以将单根光纤中多路信号按照不同的光路分开(分波)，从而大幅提高光纤的通信带宽。现有常见的合波或分波的光器件有：薄膜滤波器、阵列波导光栅、刻蚀衍射光栅等。其中，针对某些特殊的波分复用的场合，采用光纤熔融拉锥技术可以实现两个波长的合波或分波。但是光纤熔融拉锥技术也有很多弊端，如体积大、多器件无法单片集成等，限制了其在波分复用中的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，具有可靠性高、体积小、多器件能够集成的优点。

实现上述目的的技术方案是：

基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，接收第一波长的光和第二波长的光，其中第一波长大于第二波长预设值，包括相互靠近的平面光波导形式的直通端波导和耦合端波导，

第一波长的光和第二波长的光同时输入所述直通端波导，第二波长的光从所述直通端波导输出；第一波长的光从所述直通端波导耦合入所述耦合端波导，由所述耦合端波导输出；或者

第二波长的光输入所述直通端波导，第一波长的光输入所述耦合端波导；第一波长的光从所述耦合端波导耦合入所述直通端波导；第一波长的光和第二波长的光均从所述直通端波导输出。

优选的，所述的预设值根据所述直通端波导和耦合端波导之间的距离设置。

优选的，所述直通端波导包括：依次连接的直通端输入、直通端弯曲靠近波导、直通端耦合区、直通端弯曲远离波导以及直通端输出；

所述耦合端波导包括：依次连接的耦合端输入、耦合端弯曲靠近波导、耦合端耦合区、耦合端弯曲远离波导和耦合端输出。

优选的，直通端耦合区和耦合端耦合区的间距和耦合长度决定了所述的预设值。

优选的，多个所述光器件平行阵列。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结合平面光波导技术，通过将两根光波导相互靠近，精确控制波导耦合区域的耦合间距和耦合长度，实现不同波长的光波耦合入不同的端口，从而实现复用或者解复用的功能，低插入损耗、大波长跨度，可靠性高。同时也可以将此单元阵列排布在一起，可以大幅提高器件集成度和缩小系统体积。适用于基于二氧化硅、氮化硅、磷化铟和硅等各种波导材料平台。

附图说明

图1是本实用新型的基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件的结构图；

图2是不同波长在耦合区的光场能量分布图；

图3是耦合区光能量耦合过程变化图；

图4是采用光束传播法模拟的980nm和1550nm光能量耦合对比图，其中A 是光波导结构图，B是1550nm光能量传播图，C是980nm光能量传播图；

图5是本实用新型在1550nm和980nm工作时的分波示意图；

图6是本器件在1550nm和980nm工作时的合波示意图；

图7是光器件阵列布置后可实现的高集成度器件组。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1，本实用新型的基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，接收第一波长的光和第二波长的光，其中第一波长大于第二波长预设值。光器件包括相互靠近的平面光波导形式的直通端波导和耦合端波导。

第一波长的光和第二波长的光同时输入直通端波导，第二波长的光从直通端波导输出；第一波长的光从所述直通端波导耦合入所述耦合端波导，由所述耦合端波导输出；或者

第二波长的光输入所述直通端波导，第一波长的光输入所述耦合端波导；第一波长的光从所述耦合端波导耦合入所述直通端波导；第一波长的光和第二波长的光均从所述直通端波导输出。即：本发明采用平面光波导的方案替代了原有的光纤波导。在光路中设计出两根间距非常小、相互靠近的光波导。根据不同波长的光耦合程度不同的特点，长波长的光波会耦合入另一根波导，短波长的光波会保持在原来波导中继续传播，从而实现光波的分波；反向传播时则可以将两根波导的光波合波入同一根波导，从而实现光波的合波。

直通端波导包括：依次连接的直通端输入1、直通端弯曲靠近波导2、直通端耦合区3、直通端弯曲远离波导4以及直通端输出5；耦合端波导包括：依次连接的耦合端输入10、耦合端弯曲靠近波导9、耦合端耦合区8、耦合端弯曲远离波导 7和耦合端输出6。预设值根据直通端波导和耦合端波导之间的距离设置。具体地，直通端耦合区3和耦合端耦合区8的间距和耦合长度决定了预设值。

本实施例中以波长特别悬殊(如1550nm和980nm)为例，其中第一波长1550 nm和第二波长980nm。如图2中展示了耦合区域相互靠近的两根直波导的横截面。正方形是波导的横截面，左侧正方形是输入端耦合区3，右侧正方形是耦合端耦合区8。同心圆显示了光斑的能量分布。1550nm光的光斑直径明显大于980nm光，造成了1550nm波长的光可以从直通端波导耦合入耦合端波导；而980nm波长的光由于耦合效率很低，仅有极少部分能量耦合入耦合端波导，绝大多数能量还是在原波导内传输。图3展示了1550nm波长的光波，从直通端波导耦合入耦合端波导的过程：1)光波首先在直通端波导内传输；2)光波逐渐耦合，光波能量已经逐渐外漏；3)光波已经部分耦合入耦合端波导；4)光波完全耦合入耦合端波导。通过如此4个过程，1550nm的光波就耦合入另一波导。精确控制耦合区波导的长度，当1550nm波长的光波完全耦合入另一根波导后迅速扩大波导的间距，此时两根波导内的能量分布就随之固定。

图4展示了不同波长的光波传播的方式。图4中A展示了光波导俯视图的形貌；B展示了1550nm能量耦合的效果，几乎全部能量可以耦合入另一侧波导；C展示了980nm波长的直通效果，几乎全部能量还在原有波导中继续传播。

图5展示了此器件工作在分波状态下的波长和端口的对应关系。980nm和1550 nm波长的光波一起从直通端波导输入，980nm可以沿原有波导直通输出，1550nm 波长的光则从耦合端波导输出。由于器件的对称性和光路的独立性，在另一根波导输入同样也可以实现分波的效果。即：直通端波导和耦合端波导可以互换，功能镜像。

图6展示了此器件工作在合波状态下的波长和端口的对应关系。980nm和1550 nm波长分别从不同的端口输入，最后同一根波导输出。

图7展示了基于平面光波导平台的特点，光器件可以组成的阵列模式。此方案适合大批量生产，也可以有效降低生产成本。

图1、图5、图6中图形横纵坐标并不按实际比例。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，接收第一波长的光和第二波长的光，其中第一波长大于第二波长预设值，其特征在于，包括相互靠近的平面光波导形式的直通端波导和耦合端波导，

第一波长的光和第二波长的光同时输入所述直通端波导，第二波长的光从所述直通端波导输出；第一波长的光从所述直通端波导耦合入所述耦合端波导，由所述耦合端波导输出；或者

第二波长的光输入所述直通端波导，第一波长的光输入所述耦合端波导；第一波长的光从所述耦合端波导耦合入所述直通端波导；第一波长的光和第二波长的光均从所述直通端波导输出。

2.根据权利要求1所述的基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，其特征在于，所述的预设值根据所述直通端波导和耦合端波导之间的距离设置。

3.根据权利要求1所述的基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，其特征在于，所述直通端波导包括：依次连接的直通端输入、直通端弯曲靠近波导、直通端耦合区、直通端弯曲远离波导以及直通端输出；

所述耦合端波导包括：依次连接的耦合端输入、耦合端弯曲靠近波导、耦合端耦合区、耦合端弯曲远离波导和耦合端输出。

4.根据权利要求3所述的基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，其特征在于，直通端耦合区和耦合端耦合区的间距和耦合长度决定了所述的预设值。

5.根据权利要求1所述的基于平面光波导的两通道波分复用或解复用的光器件，其特征在于，多个所述光器件平行阵列。

Images