TWI425266B - The band is flat and the crosstalk is reduced by the Mach etch wavelength multiplexer - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種頻帶平坦(Passband-Flatten)與串音降低(Crosstalk-Reduction)之馬赫任德波長多工器(Wavelength Division Multiplexer,WDM)，尤指涉及一種由馬赫任德干涉器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)單元、至少二獨創之次頻帶消除器(Side-band Eliminator)、以及獨創之曲折(Winding)型相位偏移波導所構成，特別係指可同時將頻帶平坦化、降低串音且大幅縮短尺寸而可同時適用於光通訊(Optical Communication)與光互連(Optical Interconnect)之上之單一元件者。
馬赫任德結構係很普遍之元件，但在實際用途上，僅限於光纖熔接產品，其主因在於，馬赫任德結構之傳輸頻帶為類高斯函數，因此無法符合光通信之規範。在光通信系統中，其頻帶必須係平坦化，且為高通道隔絕，具備該等特性才有被實際應用之價值；而要將傳輸頻帶平坦化，且高通道隔絕，就必須採用三級串接，惟馬赫任德結構之尺寸非常長，若使用三級串接，則其尺寸過大，單一晶片只能作兩通道，因此僅能作出光頻帶交錯器(Optical Interleaver)；若要作為波長多工器，只有光纖熔接產品才能實現，無疑大大限制其應用之範圍。
在晶片間光互連(IC-to-IC Optical Interconnect)，由於係短距離傳輸，因此對傳輸頻帶之要求較低，不需要平坦化與高通道隔絕，所以不必使用三級串接即可使用；惟其尺寸過大，
雖然可以在單一晶片上去製作波長多工器，然而過大之尺寸，在實際之應用上，單晶片必須整合諸多光元件與電子元件，元件尺寸勢必過長，進而造成積體化之困難，導致提高製作之難度與成本，更形限制其實用性。
若單一波長多工器，可同時應用於光通訊與光互連，則不僅僅可以大幅降低成本，亦可以大大增加其實用性與應用範圍；惟若如此，則波長多工器必須同時具備頻帶平坦化、高通道隔絕、與短小尺寸之特性；然而以現有之馬赫任德波長多工器觀之，其不僅頻帶不平坦、串音過高，且尺寸亦過大，僅能用於短距離傳輸之晶片間光互連，並在實際應用上，其長度仍嫌過長。因此，鑑於所有習知技術，均不具備如此之條件，故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
職是之故，鑑於習知技術之積體光學(Integrated Optics)理論，對於效能與尺寸，必須取捨而難以兼顧之缺失弊端，實有急待改進之必要，針對既有之缺失加以改良，發展一種能避免已知技術之方法與設備之缺點並且能夠進行符合實用進步性與產業利用性之方法與設備有其必要。
本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述間題並提供一種擁有超短小尺寸，可同時應用於光通訊與光互連上之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器，其以單一結構，即同時具有頻帶平坦化、高通道隔絕與短小尺寸之優點，係可同時兼顧效能與尺寸而完全修正馬赫任德波長多工器之所有缺點者。
本發明之次要目的係在於，提供一種獨創之次頻帶消除器，當消除波長設計在中心頻帶，且消除光波之功率設計在1~2dB，則可以將馬赫任德波長多工器之類高斯函數之頻帶平坦化，成為頻帶平坦器(Passband Flatter)；當消除波長設計在相鄰頻帶之中心頻帶，且消除光波之功率大於20dB，則可以將馬赫任德波長多工器之類高斯函數，其頻帶分佈所形成相鄰頻帶之串音，大幅降低，成為串音降低器(Crosstalk Reducer)。
本發明之另一目的係在於，提供一種獨創之曲折型相位偏移波導，可將相位偏移波導之波導曲折，讓相位偏移波導長度大幅度縮短，因此可以大幅縮短馬赫任德波長多工器之總長度。
為達以上之目的，本發明係一種頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器，可同時具有頻帶平坦化、高通道隔絕與短小尺寸之特性，係包括一馬赫任德干涉器單元、至少二之獨創次頻帶消除器及一獨創之曲折型相位偏移波導所構成，其中：
該馬赫任德干涉器單元，係包含一第一3dB方向耦合結構，具有一輸入波導，其一端係與一相位偏移波導相連接，並與該曲折型相位偏移波導之一端部分長度平行，並維持固定間隔，俾以接收由該輸入波導傳送之光，並將光功率平均分成兩道；一長度不等相位偏移波導，其一端係連接於該第一3dB方向耦合結構，包含有該相位偏移波導及長度大於該相位偏移波導之該曲折型相位偏移波導，可將均分功率之兩道光，分別經過長度不同之相位偏移波導與曲折型相位偏移波導，利用波導長度不同，產生相位差；及一第二3dB方向耦合結構，具有一輸出波導，其一端與該相位偏移波導另一端相連接，並與
該曲折型相位偏移波導之另一端部分長度平行，並維持固定間隔，用以接收由該長度不等相位偏移波導產生不同相位差之兩道光，將其彼此干涉，並以不同之干涉情形，使不同光波長之光分別耦合至不同輸出，俾令產生波長多工；每一次頻帶消除器係由兩個相近之其中一端截斷之波導所構成，其係以光柵輔助方向耦合結構為基礎，並將其中一個交換狀態之輸入波導與相對之輸出波導截斷，形成只有一個輸入端與一個輸出端。該次頻帶消除器係由輸入波導將光傳送至耦合結構中，因兩波導相近，因此光將慢慢耦合至另一波導之中；當光柵設置於耦合區域之上，則光柵所反射之光，將由波導截斷處散失，因此輸出波導之光訊號，將失去此頻帶之光波。又該些次頻帶消除器，係包括頻帶平坦器與串音降低器：其中該些頻帶平坦器，係將頻帶消除器，當消除波長設計在中心頻帶，且消除光波之功率設計在1~2dB，則可以將馬赫任德波長多工器之類高斯函數之頻帶平坦化；而該些串音降低器，係將頻帶消除器，當消除波長設計在相鄰頻帶之中心頻帶，且消除光波之功率大於20dB，則可以將馬赫任德波長多工器之類高斯函數，其頻帶分佈所形成相鄰頻帶之串音，大幅降低。
其中該些頻帶平坦器，係將光柵所反射之波長，設計在傳輸頻帶之中心，且反射光波之功率設計在1~2dB；當不同波長之光，由輸入波導輸入，在耦合區域，慢慢耦合至輸出波導，然光柵設置於其上，則此波段之光，將失去約1~2dB之功率，因此輸出波導之傳輸頻帶，係呈現約-1~-2dB之內凹類高斯函數分佈；將該些頻帶平坦器，應用在馬赫任德波長多工器之
上，因其傳輸頻帶為類高斯函數，所以與頻帶平坦器之內凹類高斯函數相互作用，最後呈現平頂化(Flat-top)，而將傳輸頻帶平坦化。
其中該些串音降低器，係將光柵所反射之波長，設計在相鄰傳輸頻帶之中心，且反射光波之功率設計在20dB以上；當不同波長之光，由輸入波導輸入，在耦合區域，慢慢耦合至輸出波導，然光柵設置於其上，則此波段之光，將失去20dB以上之功率，因此輸出波導之傳輸頻帶，係呈現-20dB以上之內凹類高斯函數分佈；將該些串音降低器，應用在馬赫任德波長多工器之上，因其相鄰之傳輸頻帶亦為類高斯函數，相鄰傳輸頻帶之兩旁，會對傳輸頻帶造成嚴重之串音；在串音降低器產生之-20dB以上之內凹類高斯函數分佈作用下，將造成串音之類高斯函數之兩旁，進-步消減20dB以上，因此最後串音將比習知技術之馬赫任德波長多工器之串音，降低至少20dB；且完全視光柵所反射之光功率多寡而定，20dB係商用上普遍可實現之數據，僅此作為一實施例而已。
該曲折型相位偏移波導，係由不同曲率半徑之彎曲波導所構成，包括一第一大曲率半徑之彎曲波導、數個周期之小曲率半徑之彎曲波導及一第二大曲率半徑之彎曲波導，其中該第一大曲率半徑之彎曲波導係連接該第一3dB方向耦合結構之輸入波導，該第二大曲率半徑之彎曲波導係連接該第二3dB方向耦合結構之輸出波導，而該些小曲率半徑之彎曲波導則介於該第一、二大曲率半徑之彎曲波導之間。
於其中，上述頻帶平坦器、串音降低器及曲折型相位偏移波導係各自獨立，可視使用者之選擇，擇一、擇二或三者同時
運轉。
請參閱『第1圖』所示，係本發明之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器之結構示意圖。如圖所示：本發明係一種頻帶平坦(Passband-Flatten)與串音降低(Crosstalk-Reduction)之馬赫任德波長多工器(Wavelength Division Multiplexer,WDM)，具有超短小之尺寸，係包括一馬赫任德干涉器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)單元、至少二之獨創次頻帶消除器(Side-band Eliminator)及一獨創之曲折(Winding)型相位偏移波導所構成。
上述所提之馬赫任德干涉器單元，係包含一第一3dB方向耦合結構301，具有一第二輸入波導109，其一端係與一相位偏移波導111相連接，並與曲折型相位偏移波導400之一端部分長度平行，並維持固定間隔，俾以接收由該第二輸入波導109傳送之光，並將光功率平均分成兩道；一長度不等相位偏移波導，其一端係連接於該第一3dB方向耦合結構301，包含有該相位偏移波導111及長度大於該相位偏移波導111之該曲折型相位偏移波導400，可將均分功率之兩道光，分別經過長度不同之相位偏移波導111與曲折型相位偏移波導400，利用波導長度不同，產生相位差；及一第二3dB方向耦合結構303，具有一第二輸出波導115，其一端與該相位偏移波導111另一端相連接，並與該曲折型相位偏移波導400之另一端部分長度平行，並維持固定間隔，用以接收由該長度不等相位偏移波導產生不同相位差之兩
道光，將其彼此干涉，並以不同之干涉情形，使不同光波長之光分別耦合至不同輸出，俾令產生波長多工。
上述所提之獨創次頻帶消除器，係本發明獨創，以光柵輔助方向耦合結構為基礎，但將其中一個交換狀態之輸入波導與相對之輸出波導截斷，使其只有一個輸入端與一個輸出端；係由兩個相近之其中一端截斷之波導所構成。
其中該些次頻帶消除器，係包括頻帶平坦器(Passband Flatter)與串音降低器(Crosstalk Reducer)，其使用數目係與通道數相關。本發明將以如下四通道波長多工器為例，其至少需四個頻帶平坦器，分別為第一頻帶平坦器331、第二頻帶平坦器333、第三頻帶平坦器335及第四頻帶平坦器337；與四個串音降低器，分別為第一串音降低器351、第二串音降低器353、第三串音降低器355及第四串音降低器357，且其使用之光柵結構係為一般光柵。於本實施例中，以光波長λ1、λ2、λ3及λ4四通道為例，其頻帶平坦器之光柵，係分別設計在反射1~2dB功率之光波長λ1、λ2、λ3及λ4。其中：該第一頻帶平坦器331，其具有一第一輸入波導101，其一端與第一連接波導103部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；及第一光柵結構201，係設於該第一輸入波導101與該第一連接波導103之耦合區域之上。該第一頻帶平坦器331之光柵所反射之波長為其中一個傳輸頻帶之中心波長，例如λ1，其光柵長度係介於反射光功率1~2dB範圍，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與傳輸頻帶之類高斯分佈相互作用，形成平頂化(Flat-top)傳輸頻帶。
該第二頻帶平坦器333，係以該第一連接波導103之另一端與第二連接波導105之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；第二光柵結構203，係設於該第一連接波導103與該第二連接波導105之耦合區域之上。該第二頻帶平坦器333之光柵所反射之波長為其中另一個傳輸頻帶之中心波長，例如λ2，其光柵長度係介於反射光功率1~2dB範圍，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與傳輸頻帶之類高斯分佈相互作用，形成平頂化傳輸頻帶。
該第三頻帶平坦器335，係以該第二連接波導105之另一端與第三連接波導107之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；第三光柵結構205，係設於該第二連接波導105與該第三連接波導107之耦合區域之上。該第三頻帶平坦器335之光柵所反射之波長為其中另一個傳輸頻帶之中心波長，例如λ3，其光柵長度係介於反射光功率1~2dB範圍，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與傳輸頻帶之類高斯分佈相互作用，形成平頂化傳輸頻帶。
該第四頻帶平坦器337，係以該第三連接波導107之另一端與該第一3dB方向耦合結構301之第二輸入波導109之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；第四光柵結構207，係設於第三連接波導107與第二輸入波導109之耦合區域之上。該第四頻帶平坦器337之光柵所反射之波長為其中另一個傳輸頻帶之中心波長，例如λ4，其光柵長度係介於反射光功率1~2dB範圍，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與傳輸頻帶之類高斯分佈相互作用，形成平頂化傳輸頻帶。
該第一串音降低器351，其由該第二3dB方向耦合結構303之第一輸出波導113之一端，與第四連接波導117之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；此第一輸出波導113傳輸光波長λ2與λ4之光；第五光柵結構209，係設於該第一輸出波導113與該第四連接波導117之耦合區域之上。該第一串音降低器351之光柵所反射之波長為其相鄰傳輸頻帶之中心波長，例如λ1，其光柵長度係設計在反射光功率大於20dB，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與相鄰傳輸頻帶之類高斯分佈所形成之串音相互作用，形成大幅度減少20dB以上之串音。
該第二串音降低器353，其由該第四連接波導117之另一端，與第三輸出波導121之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；第六光柵結構211，係設於該第四連接波導117與該第三輸出波導121之耦合區域之上。該第二串音降低器353之光柵所反射之波長為其相鄰傳輸頻帶之中心波長，例如λ3，其光柵長度係設計在反射光功率大於20dB，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與相鄰傳輸頻帶之類高斯分佈所形成之串音相互作用，形成大幅度減少20dB以上之串音。
該第三串音降低器355，其由該第二3dB方向耦合結構303之第二輸出波導115之一端，與第五連接波導119之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；此第二輸出波導115傳輸光波長λ1與λ3之光；第七光柵結構213，係設於該第二輸出波導115與該第五連接波導119之耦合區域之上。該第三串音降低器355之光柵所反射之
波長為其相鄰傳輸頻帶之中心波長，例如λ2，其光柵長度係設計在反射光功率大於20dB，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與相鄰傳輸頻帶之類高斯分佈所形成之串音相互作用，形成大幅度減少20dB以上之串音。
該第四串音降低器357，其由該第五連接波導119之另一端，與第四輸出波導123之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域；第八光柵結構215，係設於該第五連接波導119與該第四輸出波導123之耦合區域之上。該第四串音降低器357之光柵所反射之波長為其相鄰傳輸頻帶之中心波長，例如λ4，其光柵長度係設計在反射光功率大於20dB，以形成內凹之類高斯分佈，俾令與相鄰傳輸頻帶之類高斯分佈所形成之串音相互作用，形成大幅度減少20dB以上之串音。
以四通道波長多工為例，波長λ1、λ2、λ3及λ4之光訊號，由第一輸入波導101輸入，經過第一頻帶平坦器331，將波長λ1之光，預先削減約1~2dB之功率，形成內凹之類高斯分佈；接著耦合至第一連接波導103，經過第二頻帶平坦器333，將波長λ2之光，預先削減約1~2dB之功率，形成內凹之類高斯分佈；接著耦合至第二連接波導105，經過第三頻帶平坦器335，將波長λ3之光，預先削減約1~2dB之功率，形成內凹之類高斯分佈；接著耦合至第三連接波導107，經過第四頻帶平坦器337，將波長λ4之光，預先削減約1~2dB之功率，形成內凹之類高斯分佈；最後耦合至第二輸入波導109，銜接馬赫任德干涉器結構之第一3dB方向耦合結構301。
經過預先消減功率之內凹類高斯分佈頻帶之光波長λ1、λ2、λ3及λ4之光訊號，由第二輸入波導109輸入，經過第一3dB方向耦合結構301，將光分成兩道，分別傳輸至相位偏移波導111，與曲折型相位偏移波導400；不同波長之光訊號，因曲折型相位偏移波導400之長度，大於相位偏移波導111，因此產生不同程度之相位差，經過第二3dB方向耦合結構303，形成不同程度之干涉與耦合，最後λ1、λ3之光訊號，耦合至第二輸出波導115；而λ2、λ4之光訊號，耦合至第一輸出波導113；而將不同波長之光，施以波長多工；因馬赫任德干涉器結構之傳輸頻譜為類高斯函數，經過第一頻帶平坦器331、第二頻帶平坦器333、第三頻帶平坦器335、與第四頻帶平坦器337，預先將約1~2dB之光功率消減，形成內凹之類高斯分佈，因此互相作用；最後四個傳輸頻帶，都變成平頂化。
經過平頂化且波長多工後之光訊號，其中λ2、λ4之光訊號，耦合至第一輸出波導113，經過第一串音降低器351，將λ1所造成之串音，大幅度減少20dB以上，接著耦合至第四連接波導117。
λ2、λ4之光訊號，再經過第二串音降低器353，將λ3所造成之串音，大幅度減少20dB以上，接著耦合至第三輸出波導121；於是第三輸出波導121所傳輸之λ2、λ4之光訊號，因λ1、λ3所形成之串音已被大幅衰減，故具有高通道隔絕。
經過平頂化且波長多工後之光訊號，其中λ1、λ3之光訊號，耦合至第二輸出波導115，經過第三串音降低器35
5，將λ2所造成之串音，大幅度減少20dB以上，接著耦合至第五連接波導119。
λ1、λ3之光訊號，再經過第四串音降低器357，將λ4所造成之串音，大幅度減少20dB以上，接著耦合至第四輸出波導123；於是第四輸出波導123所傳輸之λ1、λ3之光訊號，因λ2、λ4所形成之串音已被大幅衰減，故具有高通道隔絕。
本發明針對馬赫任德結構，進行三項之改良，其一頻帶平坦器，係將傳輸頻帶平坦化；其二串音降低器，係將傳輸頻帶之串音大幅降低；以及其三曲折型相位偏移波導，係將總長度大幅縮短。此三種獨創之結構，各自獨立，可三種同時使用、僅使用兩者，或只使用其一；具有多種功能之搭配，可對應不同用途之運用，提供多種選擇。
請參閱『第2圖』所示，係本發明使用獨創之曲折型相位偏移波導之馬赫任德干涉器單元之結構示意圖。如圖所示：單獨使用獨創之曲折型相位偏移波導之馬赫任德干涉器單元，即為短小尺寸之馬赫任德干涉器；不同波長之光，由第二輸入波導109輸入，經過第一3dB方向耦合結構301，將光分成兩道；分別傳輸至相位偏移波導111，與曲折型相位偏移波導400；不同波長之光訊號，因該曲折型相位偏移波導400之長度，大於該相位偏移波導111，因此產生不同程度之相位差，經過第二3dB方向耦合結構303，形成不同程度之干涉與耦合，不同波長之光，分別耦合至第一輸出波導113與第二輸出波導115；而將不同波長之光，施以波長多工。
請參閱『第3圖』所示，係本發明之獨創曲折型相位偏移波導之結構示意圖。如圖所示：此曲折型相位偏移波導400，係由不同曲率半徑之彎曲波導所構成，包括一第一大曲率半徑之彎曲波導411、數個周期之小曲率半徑之彎曲波導413及一第二大曲率半徑之彎曲波導415；其中，該第一大曲率半徑之彎曲波導411係連接第一3dB方向耦合結構之輸入波導，該第二大曲率半徑之彎曲波導415係連接該第二3dB方向耦合結構之輸出波導，而該些小曲率半徑之彎曲波導413則介於該第一、二大曲率半徑之彎曲波導之間。於其中，形成周期性彎曲之小曲率半徑之彎曲波導，其彎曲數目越多，尺寸越小；但彎曲數目不宜過多，以免增大光損失。
請參閱『第4圖』所示，係本發明與習知技術之馬赫任德干涉器結構之長度比較示意圖。如圖所示：本發明之馬赫任德波長多工器501，因獨創曲折型相位偏移波導之大幅縮短，因此馬赫任德波長多工器之總長度L’，遠小於習知技術之馬赫任德波長多工器503之總長度L。
請參閱『第5圖』所示，係本發明之獨創次頻帶消除器之結構示意圖。如圖所示：光訊號係由第三輸入波導131輸入，進入交換狀態方向耦合器結構601，光被耦合至第五輸出波導133；而該交換狀態方向耦合器結構601之上係設有第九光柵結構217，則光柵所反射之波長之光，將被耦合至第五輸出波導133之波導末端截斷處而散失；本發明之頻帶平坦器與串音降低器，皆由此結構所構成，不同之處在於頻帶平坦器之光柵所反射之光，其波長為該通道傳輸頻帶之中心波長，反射功率為1~2dB；而串音降低器之光柵所反射之光，
其波長為該通道內所存在之相鄰波長之光，其相鄰傳輸頻帶之中心波長，反射功率大於20dB。
請參閱『第6圖』所示，係本發明之獨創頻帶平坦器其頻譜作用與變化之頻譜示意圖。如圖所示：圖中左上角為習知技術之馬赫任德干涉器結構之傳輸頻帶701，其傳輸頻帶為類高斯分佈；而右上角為頻帶平坦器之傳輸頻帶703，其傳輸頻帶為內凹類高斯分佈；相互作用下，最後使用頻帶平坦器之馬赫任德干涉器結構之傳輸頻帶705，為平頂化分佈。
請參閱『第7圖』所示，係本發明之獨創串音降低器其頻譜作用與變化之頻譜示意圖。如圖所示：圖中左上角為習知技術之馬赫任德干涉器結構之傳輸頻帶801串音，其傳輸頻帶為類高斯分佈，因此相鄰波長之光，對該通道形成極大串音；而右上角為串音降低器之傳輸頻帶803，其傳輸頻帶為內凹類高斯分佈；相互作用下，最後使用串音降低器之馬赫任德干涉器結構之傳輸頻帶805，其串音被大幅降低。
請參閱『第8圖』所示，係本發明之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器之頻譜示意圖。如圖所示：在經過頻帶平坦器之平頂化傳輸頻帶與串音降低器之大幅降低串音之作用下，最後傳輸頻帶呈現擁有理想傳輸頻帶窗口901之效能。
綜上所述，本發明係一種頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器，可有效改善習用之種種缺點，可同時將頻帶平坦化、串音降低、且大幅縮短尺寸，完全修正馬赫任德波長多工器之所有缺點，因此單一元件，即可以同時適用於光通訊(Optical Communication)與光互連(Optical Interconnect)之
上，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
101‧‧‧第一輸入波導
103‧‧‧第一連接波導
105‧‧‧第二連接波導
107‧‧‧第三連接波導
109‧‧‧第二輸入波導
111‧‧‧相位偏移波導
113‧‧‧第一輸出波導
115‧‧‧第二輸出波導
117‧‧‧第四連接波導
119‧‧‧第五連接波導
121‧‧‧第三輸出波導
123‧‧‧第四輸出波導
131‧‧‧第三輸入波導
133‧‧‧第五輸出波導
201‧‧‧第一光柵結構
203‧‧‧第二光柵結構
205‧‧‧第三光柵結構
207‧‧‧第四光柵結構
209‧‧‧第五光柵結構
211‧‧‧第六光柵結構
213‧‧‧第七光柵結構
215‧‧‧第八光柵結構
217‧‧‧第九光柵結構
301‧‧‧第一3dB方向耦合結構
303‧‧‧第二3dB方向耦合結構
331‧‧‧第一頻帶平坦器
333‧‧‧第二頻帶平坦器
335‧‧‧第三頻帶平坦器
337‧‧‧第四頻帶平坦器
351‧‧‧第一串音降低器
353‧‧‧第二串音降低器
355‧‧‧第三串音降低器
357‧‧‧第四串音降低器
400‧‧‧曲折型相位偏移波導
411‧‧‧第一大曲率半徑之彎曲波導
413‧‧‧小曲率半徑之彎曲波導
415‧‧‧第二大曲率半徑之彎曲波導
501‧‧‧馬赫任德波長多工器
503‧‧‧馬赫任德波長多工器
601‧‧‧交換狀態方向耦合器結構
701、703、705‧‧‧傳輸頻帶
801、803、805‧‧‧傳輸頻帶
901‧‧‧傳輸頻帶窗口
第1圖，係本發明之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器之結構示意圖。
第2圖，係本發明使用獨創之曲折型相位偏移波導之馬赫任德干涉器單元之結構示意圖。
第3圖，係本發明之獨創曲折型相位偏移波導之結構示意圖。
第4圖，係本發明與習知技術之馬赫任德干涉器結構之長度比較示意圖。
第5圖，係本發明之獨創次頻帶消除器之結構示意圖。
第6圖，係本發明之獨創頻帶平坦器其頻譜作用與變化之頻譜示意圖。
第7圖，係本發明之獨創串音降低器其頻譜作用與變化之頻譜示意圖。
第8圖，係本發明之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器之頻譜示意圖。
101‧‧‧第一輸入波導
103‧‧‧第一連接波導
105‧‧‧第二連接波導
107‧‧‧第三連接波導
111‧‧‧相位偏移波導
113‧‧‧第一輸出波導
115‧‧‧第二輸出波導
117‧‧‧第四連接波導
119‧‧‧第五連接波導
121‧‧‧第三輸出波導
123‧‧‧第四輸出波導
201‧‧‧第一光柵結構
203‧‧‧第二光柵結構
205‧‧‧第三光柵結構
207‧‧‧第四光柵結構
209‧‧‧第五光柵結構
211‧‧‧第六光柵結構
213‧‧‧第七光柵結構
215‧‧‧第八光柵結構
301‧‧‧第一3dB方向耦合結構
303‧‧‧第二3dB方向耦合結構
331‧‧‧第一頻帶平坦器
333‧‧‧第二頻帶平坦器
335‧‧‧第三頻帶平坦器
337‧‧‧第四頻帶平坦器
351‧‧‧第一串音降低器
353‧‧‧第二串音降低器
355‧‧‧第三串音降低器
357‧‧‧第四串音降低器
400‧‧‧曲折型相位偏移波導
Claims (3)
- 一種頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器，係包括一馬赫任德干涉器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)單元、至少二之次頻帶消除器(Side-band Eliminator)及一曲折(Winding)型相位偏移波導所構成，其中：該馬赫任德干涉器單元，係包含一第一3dB方向耦合結構，具有一輸入波導，其一端係與一相位偏移波導相連接，並與該曲折型相位偏移波導之一端部分長度平行，並維持固定間隔，俾以接收由該輸入波導傳送之光，並將光功率平均分成兩道；一長度不等相位偏移波導，其一端係連接於該第一3dB方向耦合結構，包含有該相位偏移波導及長度大於該相位偏移波導之該曲折型相位偏移波導，可將均分功率之兩道光，分別經過長度不同之相位偏移波導與曲折型相位偏移波導，利用波導長度不同，產生相位差；及一第二3dB方向耦合結構，具有一輸出波導，其一端與該相位偏移波導另一端相連接，並與該曲折型相位偏移波導之另一端部分長度平行，並維持固定間隔，用以接收由該長度不等相位偏移波導產生不同相位差之兩道光，將其彼此干涉，並以不同之干涉情形，使不同光波長之光分別耦合至不同輸出，俾令產生波長多工；每一次頻帶消除器係由兩個相近之其中一端截斷之波導所構成，其係以光柵輔助方向耦合結構為基礎，並將其中一個交換狀態之輸入波導與相對之輸出波導截斷，形成只有一個輸入端與一個輸出端，而該些次頻帶消除器係視通道數包括至少一頻帶平坦器(Passband Flatter)與至少一串音降 低器(Crosstalk Reducer)，其中，該至少一頻帶平坦器係具有一輸入波導及一光柵結構，該輸入波導一端與輸出波導部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域，而該光柵結構係設置於該輸入波導與該輸出波導之耦合區域之上，其光柵所反射之波長為其中一傳輸頻帶之中心波長，且光柵長度係介於反射光功率1~2dB範圍，用以形成內凹之類高斯分佈，俾令與傳輸頻帶之類高斯分佈相互作用，形成平頂化(Flat-top)傳輸頻帶；以及該至少一串音降低器，其由該第二3dB方向耦合結構之輸出波導之一端，與輸出波導之一端部分長度平行，並維持固定間隔，形成耦合區域，具有一光柵結構，係設置於該第二3dB方向耦合結構之輸出波導與輸出波導之耦合區域之上，其光柵所反射之波長為其相鄰傳輸頻帶之中心波長，且光柵長度係在反射光功率大於20dB以上範圍，用以形成內凹之類高斯分佈，俾令與相鄰傳輸頻帶之類高斯分佈所形成之串音相互作用，形成大幅減少20dB以上之串音；以及該曲折型相位偏移波導，係由不同曲率半徑之彎曲波導所構成，包括一第一大曲率半徑之彎曲波導、數個周期之小曲率半徑之彎曲波導及一第二大曲率半徑之彎曲波導，其中該第一大曲率半徑之彎曲波導係連接該第一3dB方向耦合結構之輸入波導，該第二大曲率半徑之彎曲波導係連接該第二3dB方向耦合結構之輸出波導，而該些小曲率半徑之彎曲波導則介於該第一、二大曲率半徑之彎曲波導之間。
- 依申請專利範圍第1項所述之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器，其中，該些光柵結構係為一般光柵。
- 依申請專利範圍第1項所述之頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器，其中，該頻帶平坦器、該串音降低器及該曲折型相位偏移波導係各自獨立，可視使用者之選擇，擇一、擇二或三者同時運轉。>
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW100115812A TWI425266B (zh) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | The band is flat and the crosstalk is reduced by the Mach etch wavelength multiplexer |
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|---|---|
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Family
ID=47090292
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW100115812A TWI425266B (zh) | 2011-05-05 | 2011-05-05 | The band is flat and the crosstalk is reduced by the Mach etch wavelength multiplexer |
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| CN113296184B (zh) * | 2021-06-22 | 2022-05-17 | 桂林电子科技大学 | 一种基于余弦弯曲的桥型交叉结构的聚合物微纳光纤 |
| CN115015860B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-06-09 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种用于提高雷达检测性能的发射信号优化方法和系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1359444A1 (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-05 | University Of Southampton | Bragg grating assisted waveguide coupler optical add/drop multiplexer |
| TWI294532B (en) * | 2002-06-27 | 2008-03-11 | Intel Corp | Passive optical channel equalizer apparatus, method, and systems |
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|---|---|---|---|---|
| TWI427343B (zh) * | 2011-01-20 | 2014-02-21 | Univ Nat Central | While running a single structure of wavelength multiplexing and light modulation |
| TWI415411B (zh) * | 2011-01-20 | 2013-11-11 | Univ Nat Central | Single stage 1 × 5 grating auxiliary wavelength multiplex structure |
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2011
- 2011-05-05 TW TW100115812A patent/TWI425266B/zh active
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2012
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1359444A1 (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-05 | University Of Southampton | Bragg grating assisted waveguide coupler optical add/drop multiplexer |
| TWI294532B (en) * | 2002-06-27 | 2008-03-11 | Intel Corp | Passive optical channel equalizer apparatus, method, and systems |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120281949A1 (en) | 2012-11-08 |
| TW201245788A (en) | 2012-11-16 |
| US8594474B2 (en) | 2013-11-26 |
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