專利名稱：混合集成單纖三向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖到戶用戶端光收發(fā)器，是種混合集成單纖二向器。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)高速光互連、光傳感等領(lǐng)域背景技術(shù)光纖到戶FTTH )是目刖國(guó)際上公認(rèn)的最后一公里咼速、寬帶到戶的最理想解決方案，是國(guó)內(nèi)外光通信領(lǐng)域最具發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)目U景的執(zhí) "、、占 "\、研究開發(fā)項(xiàng)目。日本、美國(guó)、韓國(guó)和歐洲都已啟動(dòng)了 FTTH的推廣 與普及工作，我國(guó)FTTH的試點(diǎn)工程也已經(jīng)展開。目前 用戶端光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU)用單纖三向光收發(fā)模塊 (Triplexer)的成本是限制FTTH大規(guī)模推廣的主要 瓶頸。 目前，基于以太無(wú)源光網(wǎng)(EP0N)和千兆無(wú)源光 網(wǎng)(GP0N)的FTTH技術(shù)方案為多數(shù)專家所認(rèn)可。關(guān)于 EP0N禾口 GP0N技術(shù)規(guī)范中，IEEE 8 0 2 . 3 ah禾口 ITU —T G 9 8 4.2采用1 3 1 0 nm、 1 4 9 0 nm、 1 5 5 0 nm 三波長(zhǎng)分配方案。其中l(wèi) 4 9 Onm用于語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和 IP視頻信號(hào)的下傳；1 5 5 0 nm用于模擬視頻信號(hào)下 傳；1 3 1 0 nm專門用于數(shù)據(jù)和IP視頻信號(hào)的上傳。 關(guān)于三波長(zhǎng)Triplexer，目前可商用的有分立器件的立 體緊湊型封裝形式，該方案有聚焦透鏡、TFF濾波器、 激光器和探測(cè)器多個(gè)分立元構(gòu)成，需大量人工組裝時(shí) 間，且單獨(dú)封裝分立器件成本較高；另一種方法是基 于PLC平臺(tái)，通過倒裝焊技術(shù)，將TFF、 PD和LD混合 集成。為進(jìn) 一 步降低FTTH用戶端Triplexer成本，近幾 年來，相繼報(bào)道了基于波導(dǎo)的三波長(zhǎng)單纖三向?yàn)V波新 方法，通過級(jí)聯(lián)非對(duì)稱馬赫-曾德干涉儀、衍射光柵、 陣列波導(dǎo)光柵(AWG)、定向耦合器等實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng) Triplexer功能，但大多是理論分析或初步的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果，也沒有將接收PD和發(fā)射LD與濾波器集成在一起， 遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用化的要求，探索新型低成本、高集成度 FTTH用單纖Triplexer實(shí)現(xiàn)方法仍是國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu) 的熱點(diǎn)課題之一 。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供 一 種混合集成單纖三向器， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、低成本和混合集成的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的 關(guān)鍵在于采用集成了分波、探測(cè)功能于一身的集成分波/探測(cè)器和在單根光纖中實(shí)行了下傳信號(hào)(1 4 9 0 nm禾卩1 5 5 0 nm波長(zhǎng)信號(hào))和上傳信號(hào)(1 3 1 0 nm 波長(zhǎng)信號(hào))同時(shí)傳輸?shù)拇植ǚ謴?fù)用器。 本發(fā)明是通過下面方法實(shí)現(xiàn)的一種混合集成單纖三向器，其特征在于，包括 一襯底；一粗波分復(fù)用器，該粗波分復(fù)用器制作在襯底的 上面；一第一輸入波導(dǎo)，該第一輸入波導(dǎo)制作在襯底上， 該第一輸入波導(dǎo)在粗波分復(fù)用器的一側(cè)；一輸出波導(dǎo)，該輸出波導(dǎo)制作在襯底上，位于粗 波分復(fù)用器的另一側(cè)；一波導(dǎo)，該波導(dǎo)制作在襯底上，該波導(dǎo)與輸出波 導(dǎo)成 一 傾角； 頁(yè)— 第輸入波導(dǎo)，該第二輸入波導(dǎo)制作在襯底上，其一端與粗波分復(fù)用器相連；輸-出波導(dǎo)和第二輸入波導(dǎo)同處于粗波分復(fù)用器的同側(cè)激光器，該激光器混合集成在襯底上，該激光器的輸出端與第二輸入波導(dǎo)的一端相連接；視探測(cè)器，該監(jiān)視探測(cè)器混合集成在襯底上，該監(jiān)視探測(cè)器的接收窗口與激光器的另一端相連接；集成分波/探測(cè)器，該集成分波/探測(cè)器混合集成在襯底上，該集成分波/探測(cè)器分別與輸出波導(dǎo)和波導(dǎo)相連接一探測(cè)器，該探測(cè)器混合集成在襯底上，該探測(cè)器與波導(dǎo)的尾端相連接。中第一輸入波導(dǎo)為公用波導(dǎo)，其下傳信號(hào)波長(zhǎng)為1490nm和1 5 5 0 nm，上傳信號(hào)波長(zhǎng)為1 3 10關(guān)其中集成分波/探測(cè)器的探測(cè)器的接收窗口蒸鍍有中心波長(zhǎng)為l 5 5 Onm或l 4 9 Onm窄帶薄膜干涉濾波膜用于探測(cè)下行的1 5 5 0 nm或1 4 9 0 nm波長(zhǎng)信號(hào)。
其中粗波分復(fù)用器用于上傳l 3 1 Onm波長(zhǎng)信號(hào)和下傳14 90nm和1 5 5 0 nm波長(zhǎng)信號(hào)。其中粗波分復(fù)用器為多模干涉器或定向耦合器。其中襯底的材料是硅或III - V族化合物半導(dǎo)體。其中所述的粗波分復(fù)用器、第一輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、波導(dǎo)、第二輸入波導(dǎo)的材料是二氧化硅波導(dǎo)或絕緣層上硅波導(dǎo)或III - V族化合物波導(dǎo)或有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化波導(dǎo)或低損耗聚合物波導(dǎo)。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明如后，其中圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
對(duì)照?qǐng)D1 ，在硅襯底1 0 0上制作粗波分復(fù)用器11、第一輸入波導(dǎo)2 1、輸出波導(dǎo)22 、波導(dǎo)2 3和第二輸入波導(dǎo)2 4。其中粗波分復(fù)用器11、第一輸入波導(dǎo)2 1、輸出波導(dǎo)2 2、波導(dǎo)23 、第一輸入波導(dǎo)2 4的材料是二氧化硅波導(dǎo)或絕緣
層上硅波導(dǎo)或有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化波導(dǎo)或低損耗聚合物波導(dǎo)。或在III - V族化合物襯底1 0 o上制作粗波分復(fù)用 器l 1、第一輸入波導(dǎo)2 1、輸出波導(dǎo)2 2、波導(dǎo)2 3和第二輸入波導(dǎo)2 4。、其中粗波分復(fù)用器1 1、第 一輸入波導(dǎo)2 1、輸出波導(dǎo)2 2、波導(dǎo)2 3和第二輸 入波導(dǎo)2 4的材料是in-V族化合物波導(dǎo)。在襯底1 0 0上混合集成激光器1 2 、監(jiān)視探測(cè) 器1 3 、集成分波/探測(cè)器1 4 、探測(cè)器1 5 。其中第一輸入波導(dǎo)2 l和輸出波導(dǎo)2 2、第二輸 入波導(dǎo)2 4分別位于粗波分復(fù)用器1 1兩側(cè)，輸出波 導(dǎo)2 2與集成分波/探測(cè)器l 4相連；第二輸入波導(dǎo) 2 4與激光器1 2連接；波導(dǎo)2 3與第一輸出波導(dǎo)2 2成一定角度，兩端分別與集成分波/探測(cè)器l 4和 探測(cè)器1 5相連。其中第一輸入波導(dǎo)2l為公用波導(dǎo)，第一輸入波 導(dǎo)2 l和粗波分復(fù)用器l l的輸入端相連，可同時(shí)完 成下傳波長(zhǎng)為1 4 9 0 nm、 1 5 5 0 nm的信號(hào)和上傳 波長(zhǎng)為l 3 1 Onm信號(hào)的雙向傳輸任務(wù)。其中粗波分復(fù)用器l l另一側(cè)有兩個(gè)端口，與輸 出波導(dǎo)2 2相連的輸出端用于下傳1 4 9 Onm和l 5 5 Onm波長(zhǎng)信號(hào)；與第二輸入波導(dǎo)2 3相連的輸入端 口用于上傳l 3 1 Onm波長(zhǎng)信號(hào)。粗波分復(fù)用器l 1
為多模干涉器或定向耦合器。其中激光器l 2用于發(fā)射1 3 1 Onm波長(zhǎng)信號(hào)， 經(jīng)第二輸入波導(dǎo)2 4和粗波分復(fù)用器1 1上傳到第一 輸入波導(dǎo)，、監(jiān)視探測(cè)器1 3用于監(jiān)視激光器1 2輸出 光功率的變化。集成分波/探測(cè)器l 4的接收窗口上蒸鍍有中心 波長(zhǎng)為l 5 5 0 nm或l 4 9 0 nm窄帶薄膜干涉濾波 膜，用于探測(cè)下行的l 5 5 Onm或l 4 9 0 nm波長(zhǎng)信 號(hào)。探測(cè)器1 5用于探測(cè)集成分波/探測(cè)器1 4反射 后，通過波導(dǎo)2 3傳輸來的信號(hào)。采用集成分波/探測(cè)器14將1 4 9 0 nm、 15 5 Onm信號(hào)的分波和其中一個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的提取同時(shí)完 成，取代了常用的兩次分波的l 4 9 Onm和l 5 5 0 nm濾波片，減少了三向器集成元件數(shù)和耦合次數(shù)，結(jié) 構(gòu)更緊湊，簡(jiǎn)化了制作工藝，節(jié)約成本。制作的三向器可用于E P ON或G P ON光網(wǎng)中 用戶端模塊中，傳輸速率最高可達(dá)2 . 5 G b/s。
具體實(shí)施方式
對(duì)照?qǐng)D1，信號(hào)在三向器中的傳輸 路徑為下傳信號(hào)由左向右傳輸，1 4 9 0 nm和1 5 5 Onm波長(zhǎng)信號(hào)由第一輸入波導(dǎo)2 l下傳，經(jīng)粗波分 復(fù)用器l l耦合進(jìn)入輸出波導(dǎo)2 2，在輸出波導(dǎo)2 2 右端其中一波長(zhǎng)信號(hào)被集成分波/探測(cè)器l4提取， 另一波長(zhǎng)信號(hào)被集成分波/探測(cè)器l 4反射，沿波導(dǎo) 2 3耦合進(jìn)入探測(cè)器1 5。上傳信號(hào)由右向左傳輸， 1 3 1 Onm波長(zhǎng)信號(hào)由激光器l 2輸出端發(fā)射，經(jīng)第二輸入波導(dǎo)2 4耦合進(jìn)入粗波分復(fù)用器1 1，上傳到第一輸入波導(dǎo)2 1。第一輸入波導(dǎo)2 l承擔(dān)了l 4 9 0 nm、 1 5 5 0 nm信號(hào)下傳和1 3 1 0 nm信號(hào)上傳的雙向傳輸任務(wù)。
權(quán)利要求
1、一種混合集成單纖三向器，其特征在于，包括一襯底；一粗波分復(fù)用器，該粗波分復(fù)用器制作在襯底的上面；一第一輸入波導(dǎo)，該第一輸入波導(dǎo)制作在襯底上，該第一輸入波導(dǎo)在粗波分復(fù)用器的一側(cè)；一輸出波導(dǎo)，該輸出波導(dǎo)制作在襯底上，位于粗波分復(fù)用器的另一側(cè)；一波導(dǎo)，該波導(dǎo)制作在襯底上，該波導(dǎo)與輸出波導(dǎo)成一傾角；一第二輸入波導(dǎo)，該第二輸入波導(dǎo)制作在襯底上，其一端與粗波分復(fù)用器相連；輸出波導(dǎo)和第二輸入波導(dǎo)同處于粗波分復(fù)用器的同一側(cè)；一激光器，該激光器混合集成在襯底上，該激光器的輸出端與第二輸入波導(dǎo)的一端相連接；一監(jiān)視探測(cè)器，該監(jiān)視探測(cè)器混合集成在襯底上，該監(jiān)視探測(cè)器的接收窗口與激光器的另一端相連接；一集成分波/探測(cè)器，該集成分波/探測(cè)器混合集成在襯底上，該集成分波/探測(cè)器分別與輸出波導(dǎo)和波導(dǎo)相連接；一探測(cè)器，該探測(cè)器混合集成在襯底上，該探測(cè)器與波導(dǎo)的尾端相連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合集成單纖三向器，其特征在于，其中第一輸入波導(dǎo)為公用波導(dǎo)，其下傳信號(hào)波長(zhǎng)為1 4 90nm和1 5 5 0 nm，上傳信號(hào)波長(zhǎng)為1310 n m 。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合集成單纖三向器，其特征在于，其中集成分波/探測(cè)器的探測(cè)器的接收窗口蒸鍍有中心波長(zhǎng)為550 nm或1490 nm窄帶薄膜干涉濾波膜，用于探測(cè)下行的l 5 5 0nm或l 4 90 n m波長(zhǎng):信號(hào)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合集成單纖三向器，其特征在于，其中粗波分復(fù)用器用于上傳l 3 1 Onm波長(zhǎng)信號(hào)和下傳1490 nm和1 5 5 0 nm波長(zhǎng)信號(hào)。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合集成單纖三向器，其特征在于，其中粗波分復(fù)用器為多模干涉器或定向賴合器
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合集成單纖三向器， 其特征在于，其中襯底的材料是硅或III _ V族化合物半導(dǎo)體。
7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合集成單纖三向器， 其特征在于，其中所述的粗波分復(fù)用器、第一輸入波 導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、波導(dǎo)、第二輸入波導(dǎo)的材料是二氧化硅波導(dǎo)或絕緣層上硅波導(dǎo)或m-v族化合物波導(dǎo)或有 機(jī)-無(wú)機(jī)雜化波導(dǎo)或低損耗聚合物波導(dǎo)。
全文摘要
一種混合集成單纖三向器，包括一襯底；一粗波分復(fù)用器制作在襯底的上面；一第一輸入波導(dǎo)制作在襯底上；一輸出波導(dǎo)制作在襯底上，位于粗波分復(fù)用器的另一側(cè)；一波導(dǎo)制作在襯底上；一第二輸入波導(dǎo)制作在襯底上，其一端與粗波分復(fù)用器相連；一激光器混合集成在襯底上，該激光器的輸出端與第二輸入波導(dǎo)的一端相連接；一監(jiān)視探測(cè)器混合集成在襯底上，該監(jiān)視探測(cè)器的接收窗口與激光器的另一端相連接；一集成分波/探測(cè)器混合集成在襯底上，該集成分波/探測(cè)器分別與輸出波導(dǎo)和波導(dǎo)相連接；一探測(cè)器混合集成在襯底上，該探測(cè)器與波導(dǎo)的尾端相連接。
文檔編號(hào)G02B6/12GK101153939SQ20061014103
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者吳遠(yuǎn)大, 安俊明, 李建光, 王紅杰, 胡雄偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所