WO1997032228A1 - INTEGRATED OPTICAL 1xN SPLITTER - Google Patents

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WO1997032228A1
WO1997032228A1 PCT/EP1997/001019 EP9701019W WO9732228A1 WO 1997032228 A1 WO1997032228 A1 WO 1997032228A1 EP 9701019 W EP9701019 W EP 9701019W WO 9732228 A1 WO9732228 A1 WO 9732228A1
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input
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PCT/EP1997/001019
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Thomas Paatzsch
Ingo Smaglinski
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INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1221Basic optical elements, e.g. light-guiding paths made from organic materials
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133Functions
    • G02B2006/1215Splitter

Definitions

  • connection relates to an integrated optical IxN branching device according to the concept of claim 1.
  • Such branching devices can be used, for example, in optical night technology or in sensor technology
  • optical connections are created with the help of optical fibers, which together form an optical network.
  • passive optical networks are of particular importance to which the data signals are distributed over a large number of channels at the same time
  • large numbers of optical lxN splitters are required at the lowest possible cost
  • Integnert-optical lxN branches are currently mainly produced using glass, silicon or polymer technology. Compared to other materials, polymeies have the great advantage that they can be processed inexpensively by molding processes such as injection molding or hot stamping In the polymer technology, in addition to the wave-guiding areas, fiber-optic structures are also integrated into the component, into which the fibers only have to be introduced without the need for adjustment. This results in an easy simplification of the manufacturing process
  • Integ ⁇ eit-optical waveguide usually have a waveguide core and a waveguide cladding.
  • the core refractive index is larger than the cladding bending index.
  • the transpoit of the optical signal takes place essentially in the absence of the waveguide, particularly in the area of remote transmission.
  • BESWIGUNGSK0P1E A so-called single-mode waveguide is required for data and sensors.
  • Such waveguides suitable for single-mode transmission have core dimensions in the range of 3-10 ⁇ m at the common wavelengths (0.4-1.6 ⁇ m).
  • the optical properties of wave-guiding structures can be calculated, for example, by means of “ beam propagation simulation” (BPM simulations).
  • BPM simulations beam propagation simulations
  • An optical input field is specified and the further field along the wave-guiding structure is calculated step by step using numerical methods. These calculations are based on this Make sure that the discretization of the refractive index field and the 'propagation' step size are not too large.
  • Various commercial programs are currently available for the BPM, some of which are based on different numerical methods. check the values obtained with the various numerical methods for agreement.
  • the tip of the splitting device is replaced by a rounding.
  • the disadvantage of this is that a low insertion loss of the branch can only be achieved if The radius of the rounding should be selected to be small (e.g. 0 1 ⁇ m). Due to the resulting high aspect ratio (waveguide height e.g. 8 ⁇ m), such a configuration is also associated with considerable technical problems. This applies in particular to the manufacture of a lxN vei to own in Abtoimtethnik. since if the aspect ratio is too large, a separation of 1 oi mwei tool and foam part (so-called demolding) is not non-destructive duich / utuhien
  • the output waveguides may only be inclined by a small angle (for example ⁇ 1 °) with respect to the input waveguide In the case of the oak of the branch This is based on the fact that the initial branches of the branch branch have to be separated so far apart that the fibers can be coupled (ie at least two fibers fit next to each other)
  • a triangular region is provided between the input waveguide and the two output waveguides, which has a refractive index which is lower than that of the input waveguide and the output waveguide
  • this Y-branch is that the front part of the splitting device has an area with a different refractive index value than in the waveguide core and jacket. This means that compatibility with common manufacturing processes (which only provide two refractive index values) is no longer guaranteed. To produce the branching device, a suitable, new manufacturing process must therefore be developed at great expense.
  • the lowest possible loss of attenuation of the lxN splitters is particularly important for use in telecommunications. B. larger transmission distances are possible.
  • km ueiteiei disadvantage then ordered that the width of the waveguide core parallel to the front part of the device is only 1-2 ⁇ m (waveguide height 3 ⁇ m).
  • the aspect ratio (high width) of approx. 2 1 with simultaneous structure widths of approx. 1 ⁇ m results to a considerable degree of possible spacing in the waveguide production due to diffraction effects, this is particularly the case when a shaping tool for waveguide molding is to be produced by means of UV lithography
  • the 1P 63-60405 describes a Y-branch with an incision in the branching area.
  • dei has a refractive index which lies in the range between that of the waveguide material and the substrate material. This kinsehmtt ei extends into the vicinity of the input waveguide
  • the configuration of the distribution device according to the invention can result in a very low lintuge vaporization for a Y-
  • the splitter has a paidllel axis of symmetry to the input waveguide. This makes it evenly distributed for each output waveguide that is symmetrical to one another.
  • the ⁇ e ⁇ to e ⁇ ge ⁇ does not have a rivet axis and the optical field points to it individual output arms with different proportions
  • the design of the distribution device allows a comparatively large branching angle of 2 ° to 5 ° for a Y-branch. This has the great advantage that the length of the low-frequency areas can be considerably reduced High internal material absorption of partial reverbs Fei nei can therefore a small insertion steaming with a large branching angle at the same time
  • the design of the lxN splitter according to the invention provides that the transmission wave guide and the output wave guide have the same width, so that no tape converter or mode converter is required in front of the branch point, which means that the length of the branch can be considerably reduced
  • the area extends into the input waveguide
  • the distribution device can either contain different ones covered with oak or a coherent area.
  • the latter is particularly advantageous for the production of waveguides in impression technique, because the stability of the mold insert is increased and trouble-free removal is possible
  • the distribution device in the front area has a substantially constant width. This avoids small aspects, which is particularly the separation of component and foam insert (so-called de-gum removal) from Voiteil. However, it may be desirable that Bee in the distribution device in front of Beieich increases continuously and that the width of the waveguide core running in parallel increases
  • the distribution device preferably has a substantially constant width at least in the region of the intersection point. There is also the possibility that the distribution device and this essentially affects the area between the intersection point narrows or blows in the direction of the input shaft guide
  • the output waveguide can be connected to the intersection of the inside edges of the extreme output waveguide via a web made of waveguide core material
  • the input branch line is broadened essentially in a step-wise manner.
  • This has the great advantage that the waveguide core lying parallel to the front area of the direction of the direction of spreading also spreads, and a smaller aspect, too, to a large extent.
  • the input waveguide can also be continuously widened to a length 1 as long as the optical field in the processing unit is not significantly enlarged in width.This is achieved with a small 1 "(e.g. equal to ten times the waveguide width of the input waveguide)
  • a small 1 e.g. equal to ten times the waveguide width of the input waveguide
  • the supply of the input waveguide is preferably before the distribution
  • the Vei lialtnis dei kingdiigswellenleiterbeiten voi and after dei Vei widening is partly partly giossei as 1 5
  • the distribution device can also be designed in such a way that the input waveguide and output waveguide are separated from one another and the key file is completely divided by the area before the intersection.
  • the distribution device preferably has the same blue as the waveguide core
  • the interruption of the wave-guiding area has the advantage that the division device is additionally stabilized by the lateral areas. This achieves a high level of division device compared to the input waveguide and output waveguide and thus a high distribution uniformity of the branching device
  • the position of the shaft guide in Ablorm technique is advantageous. that the molding tool is manufactured by means of X-ray lithography and subsequent galvanomotivation. In contrast to UV lithography, diffraction etchings are considerably reduced when using X-ray beams, so that the design optimized by means of BPM calculations can be transferred to the molding tool with great precision. to manufacture the waveguide core, which is parallel to the front part of the distribution device, in high quality
  • Hg vei various execution norms with regard to the length of the front part of the distribution device, Tig 4 various geometrical configurations of the front end of the device and the device
  • Fig. 1 shows a 2-dimensional cross-section of a symmetrical (Sv mmeti iaxisse 8) Y-branching ice with an input waveguide 1 and two output waveguides 2a, b.
  • the specified waveguide parameters are adapted to a standard glass fiber (SM 1300) and therefore a loss-free coupling is possible the standard length 1 3/1 55 ⁇ m is monomodal
  • the ⁇ ul republicsvoi nchtungsung 3 is advantageous as a coherent 3 Area with a constant width of 5 meters
  • 1-ig 2 shows a Y-branch according to the invention with a widening 11 of the longitudinal waveguide 1, waveguide width d1, refractive indices nM / nK and winding angle are equal to the values in FIG. 1.
  • the ratio of the waveguide width after and before the widening has the value 2.
  • the waveguide core running parallel to the front part of the splitting device 3 7 has a width of
  • FIG. 3a 3a. b and c different configurations of the distribution device 3 are shown.
  • the front area is in FIG. 3a
  • the distance of the front area 5 from the intersection 6 is smaller than its distance from the intersection 4 of the inner edges 9, 10 of the outermost output waveguides 2a, b.
  • the area 5 extends into the input waveguide "1 and lies in front of the intersection 6 of the Lingangs waveguide edge 14 and associated edge 12 of the outermost output waveguide 2a.
  • the width of the splitting device 3 is smaller than the width of the input waveguide 1.
  • FIG. 4 shows a Y-branching device with a widened input waveguide 1 analogous to FIG. 2, with different execution forms of the division device 3 being shown.
  • the width of the division device 3 can, for example, also decrease (FIG. 4a. B).
  • a closed area 3.5 (FIG. 4c) can also be used. Voi liet-eii wherein the two output shaft guide 2a, b are connected to each other by a web 15 from Ku nmaie ⁇ al
  • FIG. 5 shows a Y branch according to the invention with a widened part of the dividing line 3.
  • the width of the parting line 3 corresponds to the width dl of the input waveguide 1

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Abstract

The invention relates to an integrated optical 1xN splitter with an input waveguide (1) and N output waveguides, at least the outermost output waveguides (2a,b) slanting in relation to each other. The 1xN splitter also has a divider (3) containing a region (5) which is upstream of the intersection point (4) of the inner edges (9, 10) of the outermost output waveguides (2a,b) and has the same refractive index as the waveguide cladding (16). The 1xN splitter is characterised by a low attenuation while providing a wide branching angle. The width of the divider (3) may, for example, increase or decrease. There may also be a closed region (3, 5), the two output waveguides (2a, b) being connected to each other via a cross-member (15) made of nuclear material.

Description

Integriert-optischer 1 xN- Verzweiger Integrated optical 1 xN branch
Die Li rindung betrifft einen integriert-optischen IxN- Verzweiger nach dem Obei begriff des Anspruchs 1 Derartige Verzweiger können beispielsweise in der optischen Nachnchtentechnik oder in der Sensorik eingesetzt werdenThe connection relates to an integrated optical IxN branching device according to the concept of claim 1. Such branching devices can be used, for example, in optical night technology or in sensor technology
Die Ubeitiagung von Signalen und Daten in der Nachrichtentechnik und Sensorik ei folgt zunehmend auf optischei Basis Anstelle elektrischer Verbindungen weiden mit Hilfe von Lichtwellenleitern optische Verbindungen geschaffen, die in ihrer Gesamtheit ein optisches Netz darstellen Eine besondere Bedeutung kommen dabei den sogenannten passiven optischen Netzen zu, in denen die Datensignale auf eine Vielzahl von Kanälen gleichzeitig verteilt werden Zum Aufbau solcher Netze werden optische lxN-Verzweiger in großen Stuckzahlen zu möglichst geringen Kosten benotigtThe transmission of signals and data in telecommunications and sensor technology is increasingly based on optics. Instead of electrical connections, optical connections are created with the help of optical fibers, which together form an optical network. The so-called passive optical networks are of particular importance to which the data signals are distributed over a large number of channels at the same time In order to set up such networks, large numbers of optical lxN splitters are required at the lowest possible cost
Integnert-optische lxN-Verzweigei werden derzeit vor allem in Glas-, Silizium- oder Polymer-Technik hergestellt Im Vergleich zu den anderen Materialien haben Polymeie den großen Vorteil, daß sie durch Abformverfahren wie z B Spritzguß odei Heißpragen sehi kostengünstig verarbeitet werden können Außerdem können in dei Polymertechnik neben den wellenleitenden Bereichen auch Fasei tuhiungsstrukturen in das Bauteil integriert werden, in welche die Fasern ohne Naüηustage lediglich eingebracht werden müssen Daraus resultiert eine ei liebliche Vereinfachung des HerstellungsprozessesIntegnert-optical lxN branches are currently mainly produced using glass, silicon or polymer technology. Compared to other materials, polymeies have the great advantage that they can be processed inexpensively by molding processes such as injection molding or hot stamping In the polymer technology, in addition to the wave-guiding areas, fiber-optic structures are also integrated into the component, into which the fibers only have to be introduced without the need for adjustment. This results in an easy simplification of the manufacturing process
Integπeit-optische Wellenleitei weisen in der Regel einen Wellenleiterkern und einen Wellenleitei mantel auf Die Kern-Brechzahl ist dabei großer als die Mantelbiechzahl Der Transpoi t des optischen Signals findet im wesentlichen im Kei n des Wellenleitei s statt Insbesondere im Bereich der Fernubertrat-um. vonIntegπeit-optical waveguide usually have a waveguide core and a waveguide cladding. The core refractive index is larger than the cladding bending index. The transpoit of the optical signal takes place essentially in the absence of the waveguide, particularly in the area of remote transmission. of
BESWIGUNGSK0P1E Daten und in der Sensorik wird eine sogenannte einmodige Wellenleitung benötigt. Solche zur einmodigen Übertragung geeignete Wellenleiter weisen bei den gangigen Wellenlängen (0.4- 1.6 μm) Kernabmessungen im Bereich von 3-10 μm auf.BESWIGUNGSK0P1E A so-called single-mode waveguide is required for data and sensors. Such waveguides suitable for single-mode transmission have core dimensions in the range of 3-10 μm at the common wavelengths (0.4-1.6 μm).
Die Berechnung der optischen Eigenschaften von wellenleitenden Strukturen kann beispielsweise durch "Beam-Propagation-Simulation' (BPM-Simulationen) erfolgen. Dabei wird ein optisches Eingangsfeld vorgegeben und das weitere Feld entlang der wellenleitenden Struktur schrittweise durch numerische Verfahren berechnet. Bei diesen Rechnungen ist darauf zu achten, daß sowohl die Diskretisierung des Brechzahlfeldes als auch die 'Propagations'-Schrittweite nicht zu groß gewählt werden. Zur BPM sind derzeit verschiedene kommerzielle Programme erhältlich, die zum Teil auf unterschiedlichen numerischen Verfahren aufbauen. Zur Kontrolle der Ergebnisse ist es von Vorteil, die mit den verschiedenen numerischen Verfahren erhaltenen Werte auf Übereinstimmung zu überprüfen.The optical properties of wave-guiding structures can be calculated, for example, by means of beam propagation simulation” (BPM simulations). An optical input field is specified and the further field along the wave-guiding structure is calculated step by step using numerical methods. These calculations are based on this Make sure that the discretization of the refractive index field and the 'propagation' step size are not too large. Various commercial programs are currently available for the BPM, some of which are based on different numerical methods. check the values obtained with the various numerical methods for agreement.
Einen Überblick zu integriert-optischen Verzweigern ist beispielsweise in W. Kart he: 'Integrierte Optik' : Akademische Verlagsgesellschaft Leipzig 1991 , S. 180-185 enthalten. Darin wird ein ' Standard- Verzweiger' mit einem Eingangswellenleiter und zwei Ausgangswellenleitern beschrieben. Zwischen den Ausgangswellenleitern ist eine Aufteilungsvorrichtung vorgesehen, welche den Eingangswellenleiter in die beiden Ausgangswellenleiter überführt und einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Kern- und Mantelmaterial der Wellenleiter unterscheidet. In einer Ausführungsform sind die beiden Ausgangswellenleiter gegenüber dem Eingangswellenleiter geneigt und die Aufteilungsvorrichtung ist als spitz zulaufender Bereich zwischen den inneren Kanten der Ausgangswellenleiter ausgebildet.An overview of integrated optical branches is given, for example, in W. Karthe: 'Integrated optics': Akademische Verlagsgesellschaft Leipzig 1991, pp. 180-185. It describes a 'standard splitter' with one input waveguide and two output waveguides. A splitting device is provided between the output waveguides, which converts the input waveguide into the two output waveguides and has a refractive index that differs from the core and cladding material of the waveguides. In one embodiment, the two output waveguides are inclined with respect to the input waveguide and the splitting device is designed as a tapering region between the inner edges of the output waveguides.
In einer anderen Ausgestaltung des Y- Verzweigers wird die Spitze der Aufteilungsvorrichtung durch eine Abrundung ersetzt. Nachteilig daran ist, daß eine geringe Einfügedämpfung des Verzweigers nur erreicht werden kann, wenn dei Radius dei Abiundung sein klein (z B 0 1 μm) gewählt wird Aufgrund des sich dabei ergebenden sehi hohen Aspektvei haltnisses (Wellenleiterhohe z B 8 μm) ist eine solche Ausgestaltung abei mit erheblichen technischen Schu ld igkeiten vei bunden Dies gilt insbesondere fui die Herstellung eines lxN- Vei zu eigei s in Abtoimtethnik. da bei zu großem Aspektverhaltnis eine Trennung von 1 oi mwei kzeug und Foi mteil (sog Entformung) nicht zerstörungsfrei duich/utuhien istIn another embodiment of the Y-branch, the tip of the splitting device is replaced by a rounding. The disadvantage of this is that a low insertion loss of the branch can only be achieved if The radius of the rounding should be selected to be small (e.g. 0 1 μm). Due to the resulting high aspect ratio (waveguide height e.g. 8 μm), such a configuration is also associated with considerable technical problems. This applies in particular to the manufacture of a lxN vei to own in Abtoimtethnik. since if the aspect ratio is too large, a separation of 1 oi mwei tool and foam part (so-called demolding) is not non-destructive duich / utuhien
Als ueiteiei Nachteil dei Ausgestaltung ergibt sich, daß für eine gute Funktion des Veizweigei s die Ausgangswellenleiter gegenüber dem Eingangswellenleiter nui um einen kleinen Winkel (z B < 1 °) geneigt sein dürfen Ein solch kleiner Neigungswinkel fühl t abei zu einer unerwünschten großen Gesamtlange der weilenleitenden Bei eiche des Verzweigers Dies beruht daiauf, daß die Ausgangsai me des Veizweigeis pπnzipiell so weit auseinander geführt werden müssen bis ein Ankoppeln dei Fasern möglich ist (d h mindestens zwei Fasern nebeneinander passen)As a further disadvantage of the design, it follows that for a good function of the branch, the output waveguides may only be inclined by a small angle (for example <1 °) with respect to the input waveguide In the case of the oak of the branch This is based on the fact that the initial branches of the branch branch have to be separated so far apart that the fibers can be coupled (ie at least two fibers fit next to each other)
Fui gioßeie Winkel ist zwischen dem Eingangswellenleitei und den beiden Ausgangswellenleitei n ein lechieckiger Bereich vorgesehen, der einen Biechungsindex autweist, dei niedriger ist als der des Eingangswellenleiters und dei dei AusgangswellenleiteiA triangular region is provided between the input waveguide and the two output waveguides, which has a refractive index which is lower than that of the input waveguide and the output waveguide
In dei Veioftentlichung von M Seino, M. Shina. T Mekada, N Nakajima 'Lou loss Mach-Zehndei modulatoi using mode coupling Y-branch waveguide", Pioc 13ιh Euiop Conf Opt Commun. ECOC, Helsinki 1987. S 113-1 16 wird ein iniegnei i-optischei Y-Vei zweiger beschrieben, in welchem die Autteilungsvoi nchtung im voideien Teil als im wesentlichen rechteckigei Bereich ausgebildet ist Dieser Bei eich leicht über den Schnittpunkt der inneren Kanten dei Ausgangswellenleitei hinaus und hat einen andeien Biechungsindex als Wellenleuei kei n und Mantel Als bevorzugter Weit für den Brechungsindex im feil dei Autteilungsvorπchtung wird das arithmetische Mittel aus Kern- und Mantelbiechzdhl annetieben Nachteilig an diesem Y- Verzweiger ist, daß der vordere Teil der Aufteilungsvorrichtung einen Bereich mit einem anderen Brechzahlwert als im Wellenleiterkern und Mantel aufweist. Dadurch ist keine Kompatibilität zu gängigen Herstellungsverfahren (die nur zwei Brechzahl werte vorsehen) mehr gewährleistet. Zur Herstellung des Verzweigers muß also mit hohem Aufwand ein geeignetes, neues Herstellungsverfahren entwickelt werden.Published by M Seino, M. Shina. T Mekada, N Nakajima ' Lou loss Mach-Zehndei modulatoi using mode coupling Y-branch waveguide ", Pioc 13ιh Euiop Conf Opt Commun. ECOC, Helsinki 1987. S 113-1 16 describes an innovative I-optic Y-Vei Zweig, in which the partition in the video part is formed as an essentially rectangular area. This is slightly beyond the intersection of the inner edges of the output waveguide and has a different refractive index than the waveguide and cladding drive the arithmetic mean of core and jacket plating A disadvantage of this Y-branch is that the front part of the splitting device has an area with a different refractive index value than in the waveguide core and jacket. This means that compatibility with common manufacturing processes (which only provide two refractive index values) is no longer guaranteed. To produce the branching device, a suitable, new manufacturing process must therefore be developed at great expense.
In Z. Weissman. E. Maroni, A. Hardy: 'Very low loss Y-junction power divider' : Optics Lett. Vol 14 No. 5, S. 293 (1989) wird ein Y- Verzweiger beschrieben, in welchem die Aufteilungsvorrichtung einen im wesentlichen rechteckigen Bereich aufweist, der genau bis an den Schnittpunkt der inneren Kanten des Ausgangswellenleiters ausgedehnt ist und einen Brechungsindex besitzt, der dem des Wellenleitermantels entspricht. Weiterhin haben Eingangs¬ und Ausgangswellenleiter eine unterschiedliche Breite.In Z. Weissman. E. Maroni, A. Hardy: 'Very low loss Y-junction power divider ' : Optics Lett. Vol 14 No. 5, p. 293 (1989) describes a Y-splitter in which the splitting device has a substantially rectangular area which extends exactly to the intersection of the inner edges of the output waveguide and has a refractive index which corresponds to that of the waveguide cladding. Furthermore, the input and output waveguides have a different width.
Die in dieser Veröffentlichung durchgeführten BPM-Rechnungen zeigen, daß eine gute Funktion des Verzweigers mit einer Aufteilungsdämpfung kleiner 1 dB nur gewährleistet ist. wenn am Eingangswellenleiter die erste (antisymmetrische) Mode anliegt. Dies ist aber in der Regel nicht der Fall, da z.B. nach Austritt des Lichts aus der Einkoppelfaser im wesentlichen die nullte (symmetrische) Mode angeregt wird. Dieser Y- Verzweiger hat daher den entscheidenen Nachteil, daß vor dem Verzweiger spezielle Elemente zur selektiven Anregung der ersten Mode vorgesehen werden müssen. Durch solche Elemente wird aber die Gesamtdämpfung des Bauteils erheblich erhöht, da einerseits die Modenkonvertierung nicht verlustfrei erfolgen kann und außerdem die Gesamtlänge der wellenleitenden Bereiche zunimmt. Letzteres ist insbesondere für polymere Wellenleiter nachteilig, weil diese aufgrund ihrer hohen Materialabsorption auf kurze Wellenleiterlängen angewiesen sind.The BPM calculations carried out in this publication show that a good function of the splitter with an attenuation of less than 1 dB is only guaranteed. when the first (antisymmetric) mode is present on the input waveguide. However, this is usually not the case because e.g. after the light emerges from the coupling fiber, essentially the zero (symmetrical) mode is excited. This Y-splitter therefore has the decisive disadvantage that special elements for selective excitation of the first mode must be provided in front of the splitter. However, the overall damping of the component is considerably increased by such elements, since on the one hand the mode conversion cannot take place without loss and, in addition, the overall length of the wave-guiding regions increases. The latter is disadvantageous in particular for polymeric waveguides because, because of their high material absorption, they are dependent on short waveguide lengths.
Ein möglichst niedriger Dämpfungsverlust der lxN-Verzweiger ist aber insbesondere für den Einsatz in der Telekommunikation wichtig, weil dadurch z. B. größere Übertragungsstrecken möglich werden. km ueiteiei Nachteil bestellt dann, daß die Breite des parallel zum vorderen Teil dei Aulteilungsvoπ ichtung lautenden Wellenleiterkerns lediglich 1-2 μm ( Wellenleitei hohe 3 μm) betiagt Das Aspektverhaltnis (Hohe Breite) von ca 2 1 bei üleichzeitigen Strukturbieiten von ca 1 μm fuhrt aber zu einer erheblichen \eι ι ιngeι ung dei möglichen Piazision bei der Wellenleiterherstellung Autgrund von Beugungselfekten ist dies insbesondere dann der Fall, wenn mittels UV- Lithogiaphie ein Formwerkzeug zur Wellenleiterabformung hergestellt werden sollThe lowest possible loss of attenuation of the lxN splitters is particularly important for use in telecommunications. B. larger transmission distances are possible. km ueiteiei disadvantage then ordered that the width of the waveguide core parallel to the front part of the device is only 1-2 μm (waveguide height 3 μm). The aspect ratio (high width) of approx. 2 1 with simultaneous structure widths of approx. 1 μm results to a considerable degree of possible spacing in the waveguide production due to diffraction effects, this is particularly the case when a shaping tool for waveguide molding is to be produced by means of UV lithography
In Z Weissman. k Mai om, A Hardy 'Novel passive mulübranch power splittcis toi integiated optics . Appl Optics, Vol 29 No 30, S 4426 (1990) wird ein 1 x4-Veι zweiget beschrieben, dei eine im vorderen Teil im wesentlichen i echteckige Autteilungsvoπ ichtung autweist Die voiderste Kante dei Autteilungsvorπchtung liegt dabei genau am Schnittpunkt der inneren Kanten der Ausgangswellenleitei Hinzu kommt, daß der Eingangswellenleiter in etwa vier mal bieiter als die Ausgangswellenleiter ist Nachteilig an dieser Austuhi ungstorm ist, daß voi dem Verzweiger ein Taper integriert werden muß, dei das Eingangsteld vom anfanglichen Durchmesser um einen Faktor 4 auf weitet Durch diesen Taper wird aber die Gesamtlange des Bauteils erheblich ei hohi. was insbesondere fui polymere Wellenleiter von Nachteil istIn Z Weissman. k Mai om, A Hardy 'Novel passive mulübranch power splittcis toi integiated optics. Appl Optics, Vol 29 No 30, S 4426 (1990) describes a 1 x 4 branch which has an essentially rectangular distribution device in the front part. The leading edge of the distribution device lies exactly at the intersection of the inner edges of the output waveguide comes that the input waveguide is about four times wider than the output waveguide. A disadvantage of this configuration is that a taper has to be integrated into the branching device, which widens the input field from the initial diameter by a factor of 4. However, this taper increases the overall length of the component considerably ei hohi. which is particularly disadvantageous for polymeric waveguides
Die 1P 63-60405 beschreibt einen Y- Verzweiger mit einem Einschnitt im Veizweigungsbereich. dei einen Biechungsindex aufweist, der im Bereich zwischen dem des Wellenieitermateπals und des Substratmateπals liegt. Dieser kinsehmtt ei streckt sich bis in die Nahe des EingangswellenleitersThe 1P 63-60405 describes a Y-branch with an incision in the branching area. dei has a refractive index which lies in the range between that of the waveguide material and the substrate material. This kinsehmtt ei extends into the vicinity of the input waveguide
Ls ist dabei, ausgehend von Z Weissman et al , Optics Lett Vol 14 No 5. S 293 ( 1 °89) die Autgabe dei Ei hndung. einen lxN-Verzweiger zu schaffen, dei eine möglichst kleine Einfugedampfung autweist und auf einfache Weise hei gestelll weiden kann Du. \utgabe wnd mit einem mtegneit-optischen IxN-Veizweigei nach AnspruchStarting from Z Weissman et al, Optics Lett Vol 14 No 5. S 293 (1 ° 89), Ls is the author of the mouth. to create an lxN branching device which has the smallest possible insertion vaporization and can graze hot on a simple basis You. Output with an optical-optical IxN branch according to claim
1 gelost1 solved
BPM-Rechnungen haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt, daß dadurch, daß die Auttetiungsvoi richtung einen Bereich umfaßt, der vor dem Schnittpunkt dei inneien Kanten dei äußersten Ausgangswellenleiter liegt, die ei lindungsgemaße Ausgestaltung dei Autteilungsvorπchtung eine sehr geringe Lintugedampfung eneiLht weiden kann Für einen Y-Verzweiger ist diese beispielsweise kleinei 0 1 dB bei einer Optimierung dei Strukturmaße tur eine einzelne Wellenlänge (z B λ = 1 3 μm) und kleiner 0 2 dB bei Optimierung auf zwei Wellenlangen (7 B 1 3/ 1 55 μm) Der Bereich, der denselben Biechungsindex autweist wie dei Wellenleitermantel, tragt in geradezu optimaler Weise /ui rianstoi mation des optischen Feldes vom Eingangswellenleitei in die Ausgangswellenleitei bei. wodurch sich eine kleine Einfugedamptung bei gleichzeitig gioßen Autzweigungswinkeln ergibtBPM calculations have led to the surprising result that by the fact that the authentication direction comprises an area which lies in front of the intersection of the inner edges of the outermost output waveguide, the configuration of the distribution device according to the invention can result in a very low lintuge vaporization for a Y- The branching device is, for example, small 0 1 dB when optimizing the structural dimensions of a single wavelength (z λ = 1 3 μm) and less than 0 2 dB when optimizing on two wavelengths (7 B 1 3/1 55 μm) has the same refractive index as the waveguide cladding, contributes in an optimal manner / ui rianstoi mation of the optical field from the input waveguide into the output waveguide. which results in a small insertion vaporization with simultaneously large branching angles
In einei bevoizugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Verzweiger eine paidllel zum Eingangswellenleitei liegende Symmetrieachse auf Dadurch wird eine gleichmaßige Aufteilung fui jeweils symmetrisch zueinander liegenden Ausgangswellenleitei eneicht Es kann aber auch gewünscht sein, daß der \eι zu eιgeι keine Svmnietneachse autweist und das optische Feld auf die einzelnen Ausgangsarme mit unterschiedlichen Anteilen aufgeteilt wndIn a preferred embodiment of the invention, the splitter has a paidllel axis of symmetry to the input waveguide. This makes it evenly distributed for each output waveguide that is symmetrical to one another. However, it may also be desirable that the \ eι to eιgeι does not have a rivet axis and the optical field points to it individual output arms with different proportions
Weitei hm weiden duich die Ausgestaltung der Autteilungsvorπchtung ver gleichsweise gioße Veizweigungswinkel 2° bis 5° für einen Y-Verzweiger ei moglicht Dies hat den gioßen Vorteil, daß dadurch die Ldnge der uellenleuenden Beieiche erheblich reduziert werden kann Dies ist insbesondere lui polv meie Wellenleitei aufgrund ihrer hohen intπnsischen Matenalabsorption voi teilhall Fei nei kann daduich eine kleine Einfugedamptung bei gleichzeitig gioßem Veizweigungswinkel eneicht weiden Die ei tindungsgemaße Ausgestaltung des lxN-Verzweigers sieht vor daß rmgangswellenleitei und Ausgangswellenleitei die gleiche Breite autweisen Daduich weiden keine Tapei υdei Modenkonverter vor dem Verzweigungspunkt benotigt woduich die Lange des Verzweigers beträchtlich reduzieit weiden kannFurthermore, the design of the distribution device allows a comparatively large branching angle of 2 ° to 5 ° for a Y-branch. This has the great advantage that the length of the low-frequency areas can be considerably reduced High internal material absorption of partial reverbs Fei nei can therefore a small insertion steaming with a large branching angle at the same time The design of the lxN splitter according to the invention provides that the transmission wave guide and the output wave guide have the same width, so that no tape converter or mode converter is required in front of the branch point, which means that the length of the branch can be considerably reduced
Es ist vveitei hiπ von Voπeil wenn der Abstand des Bereichs vom Schnittpunkt aus Eingangswellenleitei kante und zugeordneter Kante des äußersten Ausgangswellenleitei s kleinei ist als seine Langserstreckung vom Schnittpunkt der inneien Kanten dei außeisten AusgangswellenleiterIt is vveitei hiπ von Voπeil if the distance of the area from the intersection of the input waveguide edge and the assigned edge of the outermost output waveguide is smaller than its longitudinal extension from the intersection of the inner edges of the outermost output waveguide
In einei weiteien bevoizugten Ausgestaltung erstreckt sich der Bereich bis in den EingangswellenleiteiIn a further preferred embodiment, the area extends into the input waveguide
Die Aufteilungsvoπ ichtung kann entweder verschiedene voneinandei getiennte Bei eiche enthalten odei ein zusammenhangendes Gebiet sein Letzteres ist insbesoiideie fui die Herstellung von Wellenleitern in Abformtechnik von Vorteil, weil daduich die Stabilität des Formeinsatzes erhöht wird und eine problemlose Enttoi mung möglich istThe distribution device can either contain different ones covered with oak or a coherent area. The latter is particularly advantageous for the production of waveguides in impression technique, because the stability of the mold insert is increased and trouble-free removal is possible
In emei voi teilhatten Ausgestaltung weist die Aufteilungsvorrichtung im vorderen Bei eich eine im wesentlichen konstante Breite auf Dadurch werden kleine Aspekt veihaltnisse vei mieden welches insbesondere tur die Trennung von Bauteil und Foi meinsatz (sog Enttoimung) von Voiteil ist Es kann aber gewünscht sein, daß die Biene dei Aufteilungsvomchtung im vordeien Beieich kontinuierlich zunimmt und daduich die Bieite des dazu parallel laufenden Wellenleiterkerns ei hυht wndIn a shared configuration, the distribution device in the front area has a substantially constant width. This avoids small aspects, which is particularly the separation of component and foam insert (so-called de-gum removal) from Voiteil. However, it may be desirable that Bee in the distribution device in front of Beieich increases continuously and that the width of the waveguide core running in parallel increases
Die Aufteilungsvoi nchtung weist vorzugsweise mindestens im Bereich des Schnittpunktes eine im wesentlichen konstante Breite auf Es besteht auch die Möglichkeit daß die Aufteilungsvoinchtung und dies beti ifft im wesentlichen den Beieich voi dem Schnittpunkt sich in Richtung des Eingangswellenleitei s verengt odei vei bl euen Die Ausgangswellenleitei können hintet dem Schnittpunkt dei inneien Kanten dei außeisten Ausgangswellenleitei ubei einen Steg aus Wellenleitei kernmateπal miteinandei vei bunden seinThe distribution device preferably has a substantially constant width at least in the region of the intersection point. There is also the possibility that the distribution device and this essentially affects the area between the intersection point narrows or blows in the direction of the input shaft guide The output waveguide can be connected to the intersection of the inside edges of the extreme output waveguide via a web made of waveguide core material
In einei voi teilhatten Ausgestaltung der Eihndung wird dei Eingangsweilenleiter voi dei Aufteilungsvoi nchtung im wesentlichen stufenförmig veibreitert Dies hat den gioßen Voiteil daß daduich auch der zum vorderen Bereich der Λufieiiungsvon ichtung paiallel liegende Wellenleiterkern verbreiten wnd Eine gi oßcie Bieite fuhi t abei zu einem kleineren Aspektverhaltnis, wodurch eine emiacheie und piaziseie Hei Stellung des IxN- Verzweigers möglich ist Autgrund dei im Vei gleich 7uι UV-Stiahlung großen Strukturabmessungen ist es dabei insbesondei e möglich, ein Foi mweikzeug tur Wellenleitei in Abformtechnik auch mittels UV Lithogiaplne hei/ustellen Außeidem wnd aufgrund dei größeren Biene des Wellenleitei kei ns daas Einfüllen des Kernmateπals in das Formteil beti acht! ich veieintachtIn a part of the arrangement of the participation, the input branch line is broadened essentially in a step-wise manner. This has the great advantage that the waveguide core lying parallel to the front area of the direction of the direction of spreading also spreads, and a smaller aspect, too, to a large extent. whereby an emiacheie and piaziseie Hei position of the IxN-branching is possible Autgrund dei in the structure with 7 uι UV radiation large structural dimensions, it is in particular possible to use a plastic tool for waveguide in impression technique also by means of UV lithographic plates, using the larger ones Bee of the wave guide does not insert the core material into the molded part! I disgust
Anstatt einei stutentoimigen Vei bieiterung kann der Eingangswellenleiter auch auf einei Lange 1 kontinuiei lich verbreitert sein solange das optische Feld in der Autvveitungsstiecke seine Bieite nicht wesentlich vergroßeit Dieses ist bei luni eichend kleinem 1„ (z B gleich der zehnfachen Wellenleiterbreite des Eingangswellenleitei s) gewaln leistet Durch die kontinuierliche Aufweitung ergibt sieh dei Voi teil daß keine Eckbeieiche wie bei der stufenförmigen Vei breiterung mein auTtieten Daiaus folgt eine erheblich einfachere Herstellung der Wellenleitei in Abtoimtechnik Außerdem wird durch die fehlenden Eckbeieiche das Liiitullen des Kei nmatei ιals in das Formteil vereinfachtInstead of a mare-sized distribution, the input waveguide can also be continuously widened to a length 1 as long as the optical field in the processing unit is not significantly enlarged in width.This is achieved with a small 1 "(e.g. equal to ten times the waveguide width of the input waveguide) As a result of the continuous widening, see the part that no corner areas as with the step-like vein broadening my renting results in a considerably simpler manufacture of the wave guide using abtoim technology. Furthermore, the lack of corner areas simplifies the filling of the key file into the molded part
\oi zugsweise liegt die Vei bieiteiung des Eingangswellenleiters vor dei Autteilungsvoi i ichtung\ oi the supply of the input waveguide is preferably before the distribution
Das Vei lialtnis dei kingdiigswellenleiterbreiten voi und nach dei Vei breitei ung ist voi teilhaltei weise gioßei als 1 5 Die Λufteilungsvυrnchtung kann auch so ausgestaltet sein, daß Eingangswellenleitei und Ausgangswellenleiter voneinander getrennt sind Daduich wnd das Kei nmatei tat durch den Bereich vor dem Schnittpunkt vollständig untei biochen Die Autteilungsvorπchtung weist hierbei vorzugsweise dieselbe Bl eue auf wie dei WellenleiterkernThe Vei lialtnis dei kingdiigswellenleiterbeiten voi and after dei Vei widening is partly partly giossei as 1 5 The distribution device can also be designed in such a way that the input waveguide and output waveguide are separated from one another and the key file is completely divided by the area before the intersection. The distribution device preferably has the same blue as the waveguide core
Die Unterbrechung des wellenleitenden Bereichs hat den Vorteil, daß die Aufteilungsvornchtung durch die seitlichen Bereiche zusätzlich stabilisiert wird Dadurch wird eine hohe Zentπzitat der Aufteilungsvornchtung gegenüber Eingangswellenleitei und Ausgangswellenleiter und somit eine hohe Autteilungsgleichmaßigkeu des Verzweigers erreichtThe interruption of the wave-guiding area has the advantage that the division device is additionally stabilized by the lateral areas. This achieves a high level of division device compared to the input waveguide and output waveguide and thus a high distribution uniformity of the branching device
Die Heistellung der Wellenleitei in Ablormtechnik erfolgt vorteilhaft dadurch. daß das Formwerkzeug mittels Rontgentietenlithographie und nachfolgender Galvanotormung gefertigt wnd Im Gegensatz zur UV-Lithographie sind Beugungsettekte bei der Verwendung von Rontgenstrahlen erheblich reduziert, so daß das mittels BPM-Rechnungen optimierte Design mit großei Präzision in das Formwerkzeug übertragen weiden kann Dadurch ist es insbesondere möglich, den zum vordeien Bereich dei Autteilungsvorπchtung parallel lautende Wellenleitei kern in hohei Qualität herzustellenThe position of the shaft guide in Ablorm technique is advantageous. that the molding tool is manufactured by means of X-ray lithography and subsequent galvanomotivation. In contrast to UV lithography, diffraction etchings are considerably reduced when using X-ray beams, so that the design optimized by means of BPM calculations can be transferred to the molding tool with great precision. to manufacture the waveguide core, which is parallel to the front part of the distribution device, in high quality
Ausfuhrungsbeispiele der Erhndung werden nachfolgend anhand dei Zeichnungen nahei ei lautenExemplary embodiments of the invention will be given below with reference to the drawings
Es zeigenShow it
Fig 1 Y-Vei zueigei gemäß einei ersten Ausführungsform,1 Y-Vei zueigei according to a first embodiment,
Fig 2 Y-Verzvveiger mit verbreitertem Eingangswellenleiter,Fig. 2 Y-delay with widened input waveguide,
Hg vei schiedene Austuhrungstormen bezüglich der Lange des vorderen Bei eichs dei Autteilungsvorπchtung, Tig 4 vei schiedene geometnsche Ausgestaltungen des voi deren Beieichs der Aulteilungsvoπ ichtung undHg vei various execution norms with regard to the length of the front part of the distribution device, Tig 4 various geometrical configurations of the front end of the device and the device
1 i-i 5 einen Y Vei zweiget mit einer Unterbrechung des Wellenleitei kei nmateπals1 i-i 5 a Y Vei branches with an interruption of the waveguide kei nmateπals
Fig 1 zeigt einen 2-dιmensιonalen Querschnitt eines symmetrischen (Sv mmeti ieachse 8) Y-Veizweigeis mit einem Eingangswellenleitei 1 und zwei Λusgangswellenleitern 2a, b Eingangs- und Ausgangswellenleiter haben einen quadiatischen Quei schnitt mit einer Kantenlange von dl = 8 μm (die Wellenleitei hohe ist in dei Figui 1 nicht gezeigt) Die Brechungsindizes liegen bei nM = 1 45 im Wellenleitei mantel 16 und nK = 1 454 im Wellenleiteikern Die angegebenen Wellenleiteipaiameter sind auf eine Standardglastaser (SM 1300) angepaßt und es ist somit eine verlusttreie Einkopplung möglich Die Welleniettung bei den Standaidweilenlangen 1 3/1 55 μm erfolgt monomodigFig. 1 shows a 2-dimensional cross-section of a symmetrical (Sv mmeti iaxisse 8) Y-branching ice with an input waveguide 1 and two output waveguides 2a, b. The input and output waveguides have a quadratic cross section with an edge length of dl = 8 μm (the waveguide is high is not shown in Fig. 1) The refractive indices are nM = 1 45 in the waveguide jacket 16 and nK = 1 454 in the waveguide core. The specified waveguide parameters are adapted to a standard glass fiber (SM 1300) and therefore a loss-free coupling is possible the standard length 1 3/1 55 μm is monomodal
Die Ausgangswellenleitei 2a, b sind jeweils gegenüber dem Emgangswellenleiter 1 um einen Winkel γ = 2 5° geneigt Zwischen den Ausgangswellenleitern 2a, b befinden sich die Aufteilungsvoi nchtung 3, welche aus Mantelmateπal des Wellenleitei s bestellt und einen Biechungsindex nM = 1 45 aufweist Die \ulteilungsvoi nchiung besitzt einen Beieich 5 der voi dem Schnittpunkt 4 der inneien Kanten 9 10 dei Ausgangswellenleiter 2a. b hegt und sich in den Vei bieiteiungsbeieich odei Taperbeieich 1 1 des Y- Verzweigers eistieckt, der in dei luei gezeigten Dai Stellung am Schnittpunkt 6 aus Eingangswellenleiterkante 14 und zugeoidnetei Kante 12 13 des außeisten Ausgangswellenleitei s 2a beginnt Die λulteilungsvoi nchtung 3 ist vorteilhaft als zusammenhangendes Gebiet mit im Bei eich 5 konstantei Bieite ausgeführtThe output waveguide 2a, b are each inclined at an angle γ = 2 5 ° with respect to the input waveguide 1. Between the output waveguides 2a, b are the distribution voi 3, which is ordered from the sheath material of the waveguide and has a refractive index nM = 1 45. Ulteilungsvoi nchiung has a region 5 of the intersection 4 of the inner edges 9 10 of the output waveguide 2a. b lies in the Vie bieiteiungsbeieich or Taperbeieich 1 1 of the Y-branch, which in the Dai position shown in the Dai position at the intersection 6 of the input waveguide edge 14 and zugeoidnetei edge 12 13 of the extreme output waveguide 2a begins. The λulteilungsvoi nchtungsung 3 is advantageous as a coherent 3 Area with a constant width of 5 meters
I in die Hei Stellung dei Wellenleiter ist es vorteilhaft, alle Ecken mit einem Radius von 1 2 μin abzuiunden ( in Fig 1 nicht gezeigt) 1-ιg 2 zeigt einen erfindungsgemaßen Y- Verzweiger mit einer Verbreiterung 11 des Liiiiiangswellenleiters 1 Wellenleiterbreite d l , Brechzahlen nM/nK und Aulieilungswmkel sind gleich den Werten in Figur 1 . Die Verbreiterung 1 1 des Eingangswellenleitei s erfolgt vorteilhaft auf einer Lange 1(, = 20 μm auf einen Endwert von d2 = 16 μm Das Verhältnis von Wellenleiterbreite nach und vor dei Verbreiterung hat den Wert 2. Der zum vorderen Teil der Aufteilungsvornchtung 3 parallel laufende Wellenleiterkern 7 hat eine Breite vonIn the hot position of the waveguide, it is advantageous to round off all corners with a radius of 1 2 μin (not shown in FIG. 1) 1-ig 2 shows a Y-branch according to the invention with a widening 11 of the longitudinal waveguide 1, waveguide width d1, refractive indices nM / nK and winding angle are equal to the values in FIG. 1. The widening 1 1 of the input waveguide is advantageously carried out over a length of 1 ( , = 20 μm to a final value of d2 = 16 μm. The ratio of the waveguide width after and before the widening has the value 2. The waveguide core running parallel to the front part of the splitting device 3 7 has a width of
4 75 μm4 75 μm
Dei Bei eich 5 der Aufteilungsvorrichtung 3 weist vorteilhaft eine Breite von ca. b = 6 5 μm und eine Lange von ca. Z„ = 95 μm auf .Dei 5 of the splitting device 3 advantageously has a width of approximately b = 6.5 μm and a length of approximately Z = 95 μm.
In den Fig 3a. b und c sind verschiedene Ausgestaltungen der Aufteilungsvornchtung 3 dargestellt. In Fig. 3a befindet sich der vordere Bereich3a. b and c different configurations of the distribution device 3 are shown. The front area is in FIG. 3a
5 der Aufteilungsvornchtung 3 in der Nahe des Schnittpunktes 4 der inneren Kanten 9. 10 der äußersten Ausgangswellenleiter 2a, b. Der Abstand des vorderen Bereichs 5 vom Schnittpunkt 6 aus Eingangswellenleiterkante 14 und zugeordneter Kante 12 des äußersten Ausgangswellenleiters 2a ist großer als sein Abstand vom .Schnittpunkt 45 of the splitting device 3 in the vicinity of the intersection 4 of the inner edges 9. 10 of the outermost output waveguides 2a, b. The distance of the front area 5 from the intersection 6 of the input waveguide edge 14 and the associated edge 12 of the outermost output waveguide 2a is greater than its distance from the intersection 4
In Fig 3b ist dei Abstand des vorderen Bereichs 5 vom Schnittpunkt 6 kleiner als sein Abstand vom Schnittpunkt 4 der inneren Kanten 9, 10 der äußersten Ausgangswellenleiter 2a, b.. In Fig. 3c erstreckt sich der Bereich 5 bis in den Eingangswellenleitei" 1 und liegt vor dem Schnittpunkt 6 von Lingangswellenleiterkante 14 und zugeordneter Kante 12 des äußersten Ausgangswellenleiters 2a Die Breite der Aufteilungsvorrichtung 3 ist geringer als die Bieite des Eingangswellenleiters 1.In FIG. 3b the distance of the front area 5 from the intersection 6 is smaller than its distance from the intersection 4 of the inner edges 9, 10 of the outermost output waveguides 2a, b. In FIG. 3c the area 5 extends into the input waveguide "1 and lies in front of the intersection 6 of the Lingangs waveguide edge 14 and associated edge 12 of the outermost output waveguide 2a. The width of the splitting device 3 is smaller than the width of the input waveguide 1.
fig 4 zeigt einen Y- Verzweiger mit verbreitertem Emgangswellenleiter 1 analog zu Fig 2. wobei verschiedene Ausfuhrungstormen der Aufteilungsvornchtung 3 dargestellt sind. Die Breite der Aufteilungsvorrichtung 3 kann beispielsweise zu- odei abnehmen (Fig 4a. b) Es kann auch ein geschlossener Bereich 3.5 (Fig 4c) voi liet-eii wobei die beiden Ausgangswellenleitei 2a, b ubei einen Steg 15 aus Ku nmaieπal miteinandei vei bunden sindFIG. 4 shows a Y-branching device with a widened input waveguide 1 analogous to FIG. 2, with different execution forms of the division device 3 being shown. The width of the division device 3 can, for example, also decrease (FIG. 4a. B). A closed area 3.5 (FIG. 4c) can also be used. voi liet-eii wherein the two output shaft guide 2a, b are connected to each other by a web 15 from Ku nmaieπal
le nach vei wendete! Austulnungstoim sind die einzelnen geometi ischen Abmessungen duich Simulationsiechnungen zu optimieren Dabei soll eine möglichst gel inge Vei lustdaniptung des Verzweigers sowie eine möglichst geringe Abhängigkeit dei Autteilungsgleichmaßigkeit von Schwankungen dei geonieu ischen Maße (1 abi ikationstoleranzen) erreicht werdenle turned to vei! The individual geometrical dimensions are to be optimized using simulation simulations. This should ensure that the branching manipulation is as smooth as possible and the dependence of the distribution uniformity on fluctuations in the geographic dimensions (1 tolerance tolerances) is as low as possible
I ig 5 zeigt einen eihndungsgemaßen Y Verzweigei mit verbreitertei Aufteilungsvoi nchtung 3 In dei gezeigten Ausführungsform entspricht die Breite dei Autteiiungsvoi πchtung 3 geiade der Breite dl des Eingangswellenleiters 1 Wellenleitei hielte dl Biechzahlen nM/nK und Autteilungswinkel sind gleich den
Figure imgf000014_0001
FIG. 5 shows a Y branch according to the invention with a widened part of the dividing line 3. In the embodiment shown, the width of the parting line 3 corresponds to the width dl of the input waveguide 1
Figure imgf000014_0001
Die Vei bi eitel ung der Aufteilungsvornchtung 3 um den oben angegebenen Wert hat zui Folge daß dei wellenleitende Bereich an dei Verzweigungsstelle untei bi ochen wird Duich Simulationsrechnungen auf Basis dei oben angegebenen Weite fui Biechzahlen Wellenleiterbreite und Autteilungswinkel ergibt sich, daß die Uiuei bi echung 17 des wellenleitenden Bereichs vorteilhaft auf einer Lange von 11 - 40-45 μm ei folgt Dadurch wird erreicht daß der Verzweiger eine sehr kleine Vei lustdaniptung von weniger als 0 1 dB aufweist Wählt man einen Wert im 11 außer halb des angegebenen Bereichs, steigt die Verlustdampfung an The result of the division of device 3 by the value given above means that the waveguiding area at the branching point will be separated. Duich simulation calculations based on the above-mentioned width for bending numbers, waveguide width and distribution angle result that the Uiuei biungung 17 des wave-guiding area advantageously follows over a length of 11 - 40-45 μm ei. This ensures that the branching device has a very small frequency manipulation of less than 0 1 dB. If you select a value in 11 outside the specified range, the loss loss increases

Claims

PatentansprücheClaims
Inicgi ici t-optischei l xN-Verzweiger mit einem Eingangswellenleitei ( 1) und N Ausgangswellenleitei n, wobei zumindest die außei sten Ausgangswellenleitei (2a. b) zueinandei geneigt sind, und mit einer Aulteilungsvorπchtung (3), die den gleichen Brechungs index wie dei Wellenleitei mantel ( 16) aufweist,Inicgi ici-opticali l xN splitters with an input waveguide (1) and N output waveguide, where at least the outermost output waveguide (2a, b) are inclined towards one another, and with a distribution device (3) that have the same refractive index as the dei Has wave guide jacket (16),
daduich gekennzeichnet,daduich marked,
daß die Autteilungsvoi πchtung (3) einen Bereich (5) umfaßt, dei vor dem Schnittpunkt (4) dei inneien Kanten (9, 10) dei äußersten Ausgangswellenleitei (2a, b) liegtthat the partition (3) comprises an area (5) which lies in front of the intersection (4) of the inner edges (9, 10) of the outermost output waveguide (2a, b)
l xN-Verzweigei nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dei IxN- Verzweiger eine parallel zum Eingangswellenleitei" ( 1 ) liegende Symmetrieachse (8) aufweistl xN branching egg according to one of the preceding claims, characterized in that the IxN branching member has an axis of symmetry (8) lying parallel to the input waveguide "(1)
1
Figure imgf000015_0001
Ver/weiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß N = 2 ist und der Neigungswinkel zwischen den Ausgangswellenleitei n (2a, b) und dem Emgangswellenleiter (1) 2 ° bis 5° betragt
1
Figure imgf000015_0001
Refuser according to one of the preceding claims, characterized in that N = 2 and the angle of inclination between the output waveguide (2a, b) and the output waveguide (1) is 2 ° to 5 °
KN-Veizweigei nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß Emgangswellenleiter (1 ) und Ausgangswellenleitei (2a. b) dieselbe Biene autweisenKN vein branch according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the output waveguide (1) and the output waveguide (2a, b) have the same bee
1 \N- Vei zweiget nach einem dei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dei Abstand des Bereichs (5) vom Schnittpunkt (6) aus Eingangswellenleitei kante (14) und zugeoidnetei Kante (12.13) des außeisten Ausgangswellenleiters (2a. b) kleiner ist als seine1 \ N- Vei Zweiget according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of the area (5) from the intersection (6) from the input waveguide edge (14) and zugeoidnetei edge (12.13) of the outermost output waveguide (2a. B) is smaller than his
1 angsei su eckung vom Schnittpunkt (4) o 1 \N-Veι zueιgeι nach einem dei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (5) sich bis in den Eingangswellenleitei ( 1 ) erstreckt1 angsei su corner from the intersection (4) o 1 \ N-Veι zueιgeι according to one of the preceding claims, characterized in that the region (5) extends into the input waveguide (1)
7 1 \N- Verzweiget" nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungsvornchtung (3) ein zusammenhangendes Gebiet ist7 1 \ N- Branched "according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution device (3) is a coherent area
8 1 \N-Verzweιgeι nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungsvornchtung (3) mindestens im Bereich des Schnittpunktes (4) eine im wesentlichen konstante Breite aufweist8 1 \ N-Verzweιgeι according to any one of the preceding claims, characterized in that the distribution device (3) has a substantially constant width at least in the region of the intersection (4)
9 1 \N-Veιzweιgeι nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungsvornchtung (3) sich in Richtung des Eingangswellenleiters ( 1 ) verengt.9 1 \ N-Veιzweιgeι according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the distribution device (3) narrows in the direction of the input waveguide (1).
1U KN-Veivweiger nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungsvornchtung (3) sich in Richtung des Emgangswellenleiters ( 1 ) verbreitert.1U KN-Veivweiger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the distribution device (3) widens in the direction of the receiving waveguide (1).
1 1 1 \N-Veιzweιger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswellenleiter (2a, b) hinter dem Schnittpunkt (4) ubei emen Steg (15) aus Wellenleiterkernmaterial ver bunden sind1 1 1 \ N-Veιzweιger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the output waveguide (2a, b) behind the intersection (4) ubei emen web (15) made of waveguide core material are connected ver
12 l λN-Verzweiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Eingangswellenleitei ( 1 ) stufenförmig verbreitert 1 \N-Veι zweιgeι nach einem dei Anspiuche 1 bis 1 1 dadurch gekennzeichnet daß dei Emgangswellenleiter (1) sich auf einei Lange 1„ kontinuiei lich vei bleuen und daß 1 , kleiner als die zehnfache Breite des12 l λN-splitter according to one of the preceding claims, characterized in that the input waveguide (1) widens in steps 1 \ N-Veι Zweιgeι after a dei Spiuche 1 to 1 1 characterized in that the Emi waveguide (1) bleed for a length 1 "continuously vei and that 1, less than ten times the width of the
1 mgangswellenleitei s ( 1 ) ist1 output shaft guide (1)
I xN-Vei zweigei nach einem dei Ansprüche 12 oder 13, daduich gekennzeichnet, daß die Verbreiterung des Eingangswellenleitei s ( 1 ) vor dei Autteilungsvoi i ichtung (3) liegtI xN-Vei Zweigigei according to one of claims 12 or 13, characterized in that the widening of the input shaft guide (1) lies in front of the partitioning device (3)
I λN-Veizweigei nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis dei Eingangswellenleiterbreiten nach und voi dei Verbieiterung großer als 1 5 istI λN branch according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the input waveguide widths to and from the widening is greater than 1 5
1 \N-Veιzweιgeι nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungsvoinchtung (3) Eingangswellenleiter ( 1 ) und Ausgangswellenleiter (2a, b) voneinander trennt 1 \ N-Veιzweιgeι according to one of claims 1 to 4 or 7, characterized in that the division device (3) separates the input waveguide (1) and the output waveguide (2a, b) from one another
ßezugszeichenlisteDrawing reference list
Eingangswellenleitei a. b AusgangswellenleiteiInput shaft guide a. b Output shaft guide
Aufleilungsvoi richtungAufleilungsvoi direction
SchnittpunktIntersection
BereichArea
SchnittpunktIntersection
Symmetrieachse innere Kante 0 innere Kante 2 zugeoidnete Kante 3 zugeoi dnete Kante 4 Lmgangswellenleilerkante 5 Steg 6 Wellenleitermantel 7 Unterbrechung Axis of symmetry inner edge 0 inner edge 2 assigned edge 3 assigned edge 4 optical wave conductor edge 5 web 6 waveguide jacket 7 interruption
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