TWM650629U - 以往回建構週期性區塊波導結構的ｙ型分光器來改良５ｇ通訊系統之分光器裝置 - Google Patents
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Abstract
本案係以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置。而該元件包含一Y型輸入波導、一往回建構週期性區塊波導區(PSW)。至少有一個輸入埠，用以傳輸光波信號；至少有二個輸出埠，用以各別傳輸光波信號；藉由加入往回建構週期性區塊波導並控制其寬度與長度，可解決Y型光波導輸入及輸出波導中的高損失率及角度太小而不易製作的問題，並將矽製Y型週期性區塊光波導元件長度縮短。
Description
本案係為一種積體化之光學元件的應用，尤指以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置。
近年來，隨著網際網路的快速發展及各種應用之擴張，各種類型訊息資料的傳輸量大幅增加，傳統光纖網路通訊一次僅僅傳送一個通道的波長，未來必將無法滿足光纖到家(Fiber to The Home；FTTH)及寬頻網路的最佳需求。加上光纖技術的蓬勃發展，其所具有的超大頻寬及長距離傳輸能力，和積體化後的光學元件，正好可以組成一完整之5G通訊系統。基於上述幾項原因，積體光學的快速發展已是這幾年的趨勢，也是未來科技研究的重要課題。若能在不改變傳輸系統的情況下有效的使用積體光學元件，可望節省大型光纖網路的建構費用。
傳統Y型光波導分光器的設計中，在PECVD製程Y型波導的缺點即因光罩印刷和蝕刻過程中使得兩分叉波導之間無法是尖銳的角度，
因此增加了損失。繼而有人提出在分岔區使用高度漸變來改變折射率來提早分離功率，但是其製程複雜使得成本相對提高。
由於本案運用週期性區塊波導的技術，因此在這裡對區塊波導結構作一基本介紹，即在光波導系統中於傳播方向折射率隨著區塊波導週期而調變所組成的Y型週期性區塊波導結構。
另一方面依據PSW原理提出使用PSW架構在Y型波導上，以目前的習知技術，為了降低損失，必須要增加元件的長度，不但會佔去元件極大的面積，也降低了元件整合的效率，因此這對積體光學電路來說是一個很大的缺點；本案之設計方法有效的降低損失功率，且同時縮短元件長度。
故申請人有鑑於習知技術，仍經悉心試驗與探討，最終提出本案[以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置]，用以改良上述習知技術之缺失。
本案之主要目的係為使用週期性區塊波導設計Y型光波導結構分光器。該Y型積體化之光波導元件包含一個週期性區塊波導區；至少有一個輸入埠，形成於該區塊波導區之前端；至少有二個輸出埠，形成於該區塊波導區之後端，用以各別傳輸光波信號；藉由控制區塊波導區的週期、寬度與長度，進而達到折射率漸減效果來改善不協調的場形以減少損失之區塊波導分光器。
根據上訴構想，該分光器可利用任意具有傳導能力之材料之組合，使得光可在波導中傳導，並藉由往回建構週期區塊波導區的折射率
之不同，進而縮短該元件長度；減少該分光器對應的光波長傳導之損失。
A:積體化光學元件之分光器裝置
E:往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區
W:波導的寬度
L:PSW總長度
D:往回建構週期區塊波導的寬度
N:往回建構週期區塊波導的長度
M:往回建構週期區塊波導之波導寬度
P1:輸入埠
P2:輸出埠
λ1:光波信號
第1圖係為本案之一較佳實施例之Y型往回建構週期性區塊波導結構分光器之二維空間示意圖。
第2圖係為本案之一較佳實施例之Y型往回建構週期性區塊波導結構分光器之7週期的PSW寬度與週期長度的單邊傳輸率關係圖。
參閱第1圖，其係為本案之一較佳實施例之Y型週期性區塊波導分光器之二維空間示意圖，其主要由七個往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區(E)，及一個積體化光學元件之分光器裝置(A)所組成。且該週期性區塊波導結構之分光器具有一個輸入埠(P1)及二個輸出埠(P2)，其中輸入埠與輸出埠為相同之模態波導。基本的操作原理為一個光波信號(λ1)，由區塊波導區之一側的輸入埠輸入，透過週期性區塊波導區域的引導，可使光波信號(λ1)經過往回建構週期區塊波導區另一側的二個輸出埠(P2)輸出，形成分光傳輸的功能。
由第1圖中可知，該區塊波導，從Y型波導分岔處有2μm寬度處為起始點往回建構PSW。其PSW總長度(L)為244μm，波導的寬度(W)為6.5μm。其因為起始點寬度為2μm，PSW總長度若超過244μm，就會超過Y型波導分支的啟始點。當往回建構週期區塊波導的寬度(D)為2μm，往回建構週期區塊波導的長度(N)為8μm與往回建構週期性區塊波導之波導寬度(M)為4μm、週期數7個，有最低存取損失為0.024dB。
請參閱第2圖，其係為本案之一較佳實施例之Y型往回建構
週期性區塊波導結構分光器之7個週期的PSW寬度與週期長度的單邊傳輸率關係圖。由圖中可明顯看出，PSW寬度從2~6μm，而其中在PSW寬度為2μm，Λ為8μm，周期數為7個，有最高的傳輸率。
綜合上述，本案之Y型週期性區塊波導分光器著重於提出一有效減少傳播損失的光纖進行分光行為的方式，並討論其5G通訊常用之光波長，以提高此分光通訊元件的可靠性。此分光器元件是一種積體化之光學元件，利用週期性區塊波導區域的折射率漸變的變化，藉此減少波導中光波行進傳播的損失，以達到低損失5G通訊分光器。
本案之分光器可應用於光資料傳輸之光纖傳輸系統，以充分利用有限的光纖資源。由於本案可以減少光纖之使用數量來降低光纖成本，或藉此提昇用戶量，又可與現行的製程相容，並且具有改良習知技術的缺失，是故具有產業價值，進而達到發展本案之目的。
A:積體化光學元件之分光器裝置
E:往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區
W:波導的寬度
L:PSW總長度
D:往回建構週期區塊波導的寬度
N:往回建構週期區塊波導的長度
M:往回建構週期區塊波導之波導寬度
P1:輸入埠
P2:輸出埠
λ1:光波信號
Claims (6)
- 一種以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置，其包含：一個有七塊往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區；至少有一個輸入埠，形成於該往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區之前端，用以傳輸光波信號；至少有二個輸出埠，形成於該往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區之後端，用以各別傳輸光波信號；藉由控制往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區的寬度、長度及周期數，進而達到折射率漸減效果來改善不協調的場形以減少損失之區塊波導分光行為。
- 如請求項1所述之以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置，其中該往回建構週期性區塊波導所構成之區塊波導區為週期性區塊波導(PSW)的結構。
- 如請求項1所述之以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置，可利用週期性區塊波導的寬度、長度變化，進而達成控制光波的路徑之效果。
- 如請求項1所述之以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置，其中該Y型分光器之整體傳輸埠之數目為3個，即1X2 之Y型波導結構。
- 如請求項1、2、3或4所述之以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置，其中該Y型分光器材質係為任意可導光之材料。
- 如請求項1、2、3或4所述之以往回建構週期性區塊波導結構的Y型分光器來改良5G通訊系統之分光器裝置，其中Y型分光器材質係為二氧化矽(SiO2)。
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|---|---|---|---|
| TW111213112U TWM650629U (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 以往回建構週期性區塊波導結構的ｙ型分光器來改良５ｇ通訊系統之分光器裝置 |
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| TWM650629U true TWM650629U (zh) | 2024-01-21 |
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| TW (1) | TWM650629U (zh) |
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2022
- 2022-11-28 TW TW111213112U patent/TWM650629U/zh unknown
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