專利名稱：一種具有波長選擇性的1×n功分器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及1 xN功分器，尤其涉及一種具有波長選擇性的1 xN功分器。
背景技術(shù)：
除骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，光纖到戶接入網(wǎng)逐漸成為光通信的重要發(fā)展建設(shè)方向。 光纖到戶(FTTH)可向用戶提供極豐富的帶寬，是一種理想的接入模式，是未來 光纖通信系統(tǒng)解決"最后一公里"的最好方式，并將成為新一代寬帶網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志。 這對光器件提出了新的技術(shù)要求并為之開辟了一個嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域。
在光纖到戶接入網(wǎng)系統(tǒng)中，通常使用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(PON， passive optical network)。其中，濾波器和lxN功分器都是PON網(wǎng)絡(luò)中的必需基本元器件。常見 的功分器技術(shù)包括基于多模干涉(MMI， multimode interference)自成像的lxN MMI耦合器、級聯(lián)多級Y分支的lxN耦合器。然而這些技術(shù)不易實現(xiàn)多通道的均 勻功率分配比率或任意功率分配比率，而且，器件尺寸往往較大。在以往的技 術(shù)中，為了實現(xiàn)通道選擇以及廣播的功能，通常使用濾波器與功分器的組合。 這不僅增加了器件成本、增大了器件尺寸，還降低了器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有波長選擇性的lxN功分 器，以實現(xiàn)濾波器與功分器的組合功能，并獲得多通道的均勻功率分配比率或 任意功率分配比率，滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求。
為達上述目的，本發(fā)明有以下兩種技術(shù)解決方案。 方案1:
本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器，包括具有兩個輸入端和兩個輸出 端的輸入/輸出耦合器，分布在輸入/輸出耦合器同一側(cè)的N個分束耦合器以及N 條分束光波導(dǎo)，N為正整數(shù)，每個分束耦合器具有一個輸入端和兩個輸出端，N 個分束耦合器依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出耦合器的第一個輸出端和第一 個輸入端相連，構(gòu)成一個環(huán)形腔，各個分束耦合器的另一個輸出端分別連接一 條分束光波導(dǎo)，輸入/輸出耦合器的第二個輸入端接輸入光波導(dǎo)，第二個輸出端 接輸出光波導(dǎo)，光信號從輸入光波導(dǎo)進入輸入/輸出耦合器，滿足環(huán)形腔諧振條 件的光信號通過N個分束耦合器從N條分束光波導(dǎo)輸出，不滿足環(huán)形腔諧振條 件的光信號從輸出光波導(dǎo)輸出。
方案2:本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器，包括具有三個輸入端和三個輸出 端的輸入/輸出耦合器，N個分束耦合器以及N條分束光波導(dǎo)，N為正整數(shù)，每 個分束耦合器具有一個輸入端和兩個輸出端，其中M個分束耦合器和M條分束 光波導(dǎo)分布在輸入/輸出耦合器的一側(cè)、M'個分束耦合器和M'條分束光波導(dǎo)分布 在輸入/輸出耦合器的另一側(cè)，M+M'=N; M個分束耦合器依次串聯(lián)后的兩端分 別與輸入/輸出耦合器的第一個輸出端和第一個輸入端相連，構(gòu)成第一個環(huán)形腔， M'個分束耦合器依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出耦合器的第二個輸出端和第 二個輸入端相連，構(gòu)成第二個環(huán)形腔，各個分束耦合器的另一個輸出端分別連 接一條分束光波導(dǎo)，輸入/輸出耦合器的第三個輸入端接輸入光波導(dǎo)，第三個輸 出端接輸出光波導(dǎo)，光信號從輸入光波導(dǎo)進入輸入/輸出耦合器，滿足環(huán)形腔諧 振條件的光信號分別通過M個和M'個分束耦合器從M條和M'條分束光波導(dǎo)輸 出，不滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號從輸出光波導(dǎo)輸出。
上述兩種技術(shù)方案中，所說的輸入/輸出耦合器和分束耦合器可以是基于橫 向的倏逝波耦合器，或是基于垂直的倏逝波耦合器。
輸入/輸出耦合器和分束耦合器也可以是基于橫向的多模干涉耦合器，或是 基于垂直的多模干涉耦合器。
輸入/輸出耦合器和分束耦合器還可以是基于上-下載濾波器結(jié)構(gòu)或上-下載 濾波器的級聯(lián)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明通過調(diào)節(jié)輸入/輸出耦合器和分束耦合器的耦合系數(shù)，可獲得均勻功 率分配比率的lxN功分器、或lxN的任意功率分配比率的功分器。 本發(fā)明具有的有益效果是
1. 本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器，融合了濾波器與功分器的功能， 具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
2. 本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器，通過調(diào)節(jié)輸入/輸出耦合器和分 束耦合器的耦合系數(shù)，很容易獲得均勻功率分配比率的lxN功分器(且N可為 任意整數(shù))、或者lxN的任意功率分配比率的功分器。
3. 本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器適合于任何類型的光波導(dǎo)，不需 要額外工藝步驟，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、制作工藝簡單、成本低等優(yōu)點。


圖l是本發(fā)明方案l原理示意圖； 圖2是本發(fā)明方案2原理示意圖； 圖3是本發(fā)明方案1的一種具體實例；圖4是本發(fā)明方案1的另 一種具體實例；
圖5是圖4實例的輸出頻譜圖； 圖6是本發(fā)明方案1的第三種具體實例； 圖7是圖6實例的輸出頻譜圖； 圖8是本發(fā)明方案1的第四種具體實例；
圖9是本發(fā)明方案2的一種具體實例。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
參照圖1，本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器，包括具有兩個輸入端 和兩個輸出端的輸入/輸出耦合器5，分布在輸入/輸出耦合器5同一側(cè)的N個分 束耦合器3以及N條分束光波導(dǎo)4，圖例中N=6，每個分束耦合器3具有一個 輸入端和兩個輸出端，6個分束耦合器3依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出耦 合器5的第一個輸出端和第一個輸入端相連，構(gòu)成一個環(huán)形腔，各個分束耦合 器3的另一個輸出端分別連接一條分束光波導(dǎo)4，輸入/輸出耦合器5的第二個 輸入端接輸入光波導(dǎo)1，輸入/輸出耦合器5的第二個輸出端接輸出光波導(dǎo)2。光 信號從輸入光波導(dǎo)1進入輸入/輸出耦合器5，滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號通 過N個分束耦合器從N條分束光波導(dǎo)輸出，不滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號從 輸出光波導(dǎo)2輸出。
參照圖2，本發(fā)明的具有波長選擇性的lxN功分器，包括具有三個輸入端 和三個輸出端的輸入/輸出耦合器5， N個分束耦合器3以及N條分束光波導(dǎo)4， 圖例中N=12，每個分束耦合器3具有一個輸入端和兩個輸出端，其中6個分束 耦合器3和6條分束光波導(dǎo)4分布在輸入/輸出耦合器5的一側(cè)，該6個分束耦 合器依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出耦合器5的第一個輸出端和第一個輸入 端相連，構(gòu)成第一個環(huán)形腔，另外6個分束耦合器3和6條分束光波導(dǎo)4分布 在輸入/輸出耦合器5的另一側(cè)，這6個分束耦合器3依次串聯(lián)后的兩端分別與 輸入/輸出耦合器5的第二個輸出端和第二個輸入端相連，構(gòu)成第二個環(huán)形腔， 各個分束耦合器3的另一個輸出端分別連接一條分束光波導(dǎo)4，輸入/輸出耦合 器5的第三個輸入端接輸入光波導(dǎo)1，輸入/輸出耦合器5的第三個輸出端接輸 出光波導(dǎo)2，光信號從輸入光波導(dǎo)1并通過輸入/輸出耦合器5進入環(huán)形腔，滿 足環(huán)形腔諧振條件的光信號分別通過6個分束耦合器從6條分束光波導(dǎo)輸出， 不滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號從輸出光波導(dǎo)2輸出。
圖3是本發(fā)明采用方案1的一種具體實例，此例中，N-3，輸入/輸出耦合器5和分束耦合器3均采用多模干涉耦合器。
圖4是本發(fā)明采用方案1的另一種具體實例，此例中，N=3，輸入/輸出耦合 器5和分束耦合器3均采用橫向的倏逝波方向耦合器。環(huán)形腔半徑為2.83pm，諧 振波長為1534.22nm，包含三條分束光波導(dǎo)4。通過輸入/輸出耦合器的耦合系數(shù) 為0.1410，分束耦合器的耦合系數(shù)均為0.0817。圖5給出了圖4實例的輸出光波導(dǎo) 和三條分束光波導(dǎo)(4-a、 4-b、 4-c)的輸出頻譜圖。由圖可見，實現(xiàn)了諧振波長 的功率均勻分配(33.3%: 33.3%: 33.3%)。
圖6是本發(fā)明采用方案1的第三種具體實例，此例中，N=3，其中分束耦合器 3均采用橫向的倏逝波方向耦合器，輸入/輸出耦合器5采用上-下載濾波器結(jié)構(gòu)。 環(huán)形腔半徑為2.83nm，諧振波長為1534.22nm，包含三條分束光波導(dǎo)4。圖7給出 了圖6實例的輸出光波導(dǎo)和三條分束光波導(dǎo)(4-a、 4-b、 4-c)的輸出頻譜圖。由 此圖可見，實現(xiàn)了諧振波長的功率均勻分配(33.3%: 33.3%: 33.3%)，且具有 平頂型頻譜。
為了進一步改善頻譜響應(yīng)曲線，還可如圖8所示，輸入/輸出耦合器5采用上-下載濾波器的級聯(lián)結(jié)構(gòu)，分束耦合器3采用橫向的倏逝波方向耦合器。
圖9是本發(fā)明方案2的一種具體實例，此例中，N=3，輸入/輸出耦合器5和分 束耦合器3均采用橫向的倏逝波方向耦合器。
上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的 精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā) 明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種具有波長選擇性的1×N功分器，其特征是包括具有兩個輸入端和兩個輸出端的輸入/輸出耦合器(5)，分布在輸入/輸出耦合器(5)同一側(cè)的N個分束耦合器(3)以及N條分束光波導(dǎo)(4)，N為正整數(shù)，每個分束耦合器(3)具有一個輸入端和兩個輸出端，N個分束耦合器(3)依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出耦合器(5)的第一個輸出端和第一個輸入端相連，構(gòu)成一個環(huán)形腔，各個分束耦合器(3)的另一個輸出端分別連接一條分束光波導(dǎo)(4)，輸入/輸出耦合器(5)的第二個輸入端接輸入光波導(dǎo)(1)，第二個輸出端接輸出光波導(dǎo)(2)，光信號從輸入光波導(dǎo)(1)進入輸入/輸出耦合器(5)，滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號通過N個分束耦合器從N條分束光波導(dǎo)輸出，不滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號從輸出光波導(dǎo)(2)輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有波長選擇性的lxN功分器，其特征在于輸入 /輸出耦合器(5)和分束耦合器(3)是基于橫向的倏逝波耦合器，或是基于垂 直的倏逝波耦合器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有波長選擇性的lxN功分器，其特征在于輸入 /輸出耦合器(5)和分束耦合器(3)是基于橫向的多模干涉耦合器，或是基于 垂直的多模干涉耦合器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有波長選擇性的lxN功分器，其特征在于輸入 /輸出耦合器(5)和分束耦合器(3)是基于上-下載濾波器或上-下載濾波器的 級聯(lián)結(jié)構(gòu)。
5、 一種具有波長選擇性的lxN功分器，其特征是包括具有三個輸入端和三 個輸出端的輸入/輸出耦合器(5)， N個分束耦合器(3)以及N條分束光波導(dǎo)(4)， N為正整數(shù)，每個分束耦合器(3)具有一個輸入端和兩個輸出端，其中 M個分束耦合器(3)和M條分束光波導(dǎo)(4)分布在輸入/輸出耦合器(5)的 一側(cè)、M'個分束耦合器(3)和M'條分束光波導(dǎo)(4)分布在輸入/輸出耦合器(5) 的另一側(cè)，M+M'=N; M個分束耦合器(3)依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出 耦合器(5)的第一個輸出端和第一個輸入端相連，構(gòu)成第一個環(huán)形腔，M'個分 束耦合器(3)依次串聯(lián)后的兩端分別與輸入/輸出耦合器(5)的第二個輸出端 和第二個輸入端相連，構(gòu)成第二個環(huán)形腔，各個分束耦合器(3)的另一個輸出 端分別連接一條分束光波導(dǎo)(4)，輸入/輸出耦合器(5)的第三個輸入端接輸入 光波導(dǎo)(1)，第三個輸出端接輸出光波導(dǎo)(2)，光信號從輸入光波導(dǎo)(1)進入 輸入/輸出耦合器(5)，滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號分別通過M個和M'個分束耦合器從M條和M'條分束光波導(dǎo)輸出，不滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號從輸 出光波導(dǎo)(2)輸出。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有波長選擇性的lxN功分器，其特征在于輸入 /輸出耦合器(5)和分束耦合器(3)是基于橫向的倏逝波耦合器，或是基于垂 直的倏逝波耦合器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有波長選擇性的lxN功分器，其特征在于輸入 /輸出耦合器(5)和分束耦合器(3)是基于橫向的多模干涉耦合器，或是基于 垂直的多模干涉耦合器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有波長選擇性的lxN功分器，其特征在于輸入 /輸出耦合器(5)和分束耦合器(3)是基于上-下載濾波器或上-下載濾波器的 級聯(lián)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有波長選擇性的1×N功分器，包含一條輸入光波導(dǎo)、一條輸出光波導(dǎo)及一個輸入/輸出耦合器、N條分束光波導(dǎo)及N個分束耦合器。N條分束光波導(dǎo)及N個分束耦合器分布于輸入/輸出耦合器的同一側(cè)或兩側(cè)；輸入/輸出耦合器與各個分束耦合器依次相連，構(gòu)成環(huán)形腔。從輸入光波導(dǎo)進入輸入/輸出耦合器的光信號，滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號通過N個分束耦合器從N條分束光波導(dǎo)輸出，不滿足環(huán)形腔諧振條件的光信號從輸出光波導(dǎo)輸出。本發(fā)明的具有波長選擇性的1×N功分器，融合了濾波器與功分器的功能，具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點，適合于任何類型的光波導(dǎo)，不需要額外工藝步驟，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、制作工藝簡單、成本低等優(yōu)點。
文檔編號G02B6/28GK101551489SQ20091009787
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者戴道鋅 申請人:浙江大學(xué)