專利名稱：用于對波長基本不敏感的混合式器件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理電磁信號的器件，更具體而言，涉及混合式電磁處理器件。
背景技術(shù)：
諸如混合式光耦合器之類的光學(xué)處理及耦合設(shè)備在業(yè)內(nèi)是已知的。這樣的組件利用具有精心選擇的物理尺寸的元件來執(zhí)行功率分配、組合和其他功能。這些類型的器件通常被構(gòu)建成在特定光頻率上操作。

發(fā)明內(nèi)容
各種實(shí)施方式提供了一種光學(xué)器件，該光學(xué)器件包括自由空間光學(xué)區(qū)以及與之連接的輸入及輸出光波導(dǎo)端部。光波導(dǎo)中的至少一個(gè)在其兩個(gè)分段之間具有橫向偏移。橫向偏移位于靠近自由空間光學(xué)區(qū)之處。用于對波長基本不敏感的混合式光學(xué)器件的光學(xué)器件的一些實(shí)施方式解決了現(xiàn)有技術(shù)的某些不足之處。具體而言，在這樣的實(shí)施方式中，橫向偏移產(chǎn)生橫模振蕩，使得器件的波長依賴性相對于不具有所述偏移的器件而言得以降低。一種實(shí)施方式的特征為一種裝置。該裝置包括平面集成光學(xué)器件。該平面集成光學(xué)器件具有至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)、自由空間光學(xué)區(qū)以及多個(gè)輸出光波導(dǎo)。光波導(dǎo)端部連接至自由空間光學(xué)區(qū)。至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)在至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)的輸入部分與輸出部分的接合端部處在其芯中具有偏移。


通過結(jié)合隨附的附圖考慮以下詳細(xì)描述，可以很容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，在附圖中圖1描繪了本領(lǐng)域已知的混合式光學(xué)器件的示例；圖2描繪了執(zhí)行根據(jù)各種實(shí)施方式的功能的90度對波長基本不敏感的2x4混合式光學(xué)器件；圖3圖形地描繪了根據(jù)各種實(shí)施方式的模振蕩分布圖；并且為便于理解，盡可能地使用相同參考編號來表示各圖中的相同元件或者具有相似功能的元件。
具體實(shí)施例方式將會在雙輸入、四輸出(&4)90度混合式平面光學(xué)器件內(nèi)執(zhí)行的光耦合/處理功能的上下文中說明各種實(shí)施方式。其他實(shí)施方式可能具有不同數(shù)目的光輸入(例如2個(gè)以上的光輸入)以及不同數(shù)目的光輸出。概括而言，這樣的光學(xué)器件(例如，星型耦合器)的波長依賴性可通過構(gòu)建這樣的輸入光波導(dǎo)而得以降低，該輸入光波導(dǎo)具有相對突變的偏移或者位移，所述偏移或位移引起場在光波導(dǎo)中振蕩，該振蕩將于本文中討論。振蕩周期將隨波長而改變。通過根據(jù)本文所討論的某些實(shí)施方式來控制設(shè)計(jì)參數(shù)，場的移動可以適合于大幅降低星型耦合器的波長依賴性。圖1描繪了本領(lǐng)域已知的平面光學(xué)器件的示例；亦即，星型耦合器100。星型耦合器100為2x4平面光耦合器，其充當(dāng)用于對光進(jìn)行重新分布(例如，分割和/或組合)的光學(xué)90度平面光學(xué)器件。光學(xué)90度混合是無源器件。第一和第二輸入端口分別接收信號A和 B。第一、第二、第三和第四輸出端口發(fā)射信號，這些信號是A與B之間分別具有0、90、180和 270度這四個(gè)不同相對相位的干涉。也就是說，來自第一、第二、第三和第四輸出端口的輸出振幅可分別由(A+B)/2、(A+iB)/2、(A-B)/2* (A_iB)/2來表示，其中i為虛數(shù)。常規(guī)平面星型耦合器的例子的操作例如在 I. Kaminow/T. Li，0ptical Fiber Telecommunications IVI Components, Chapter 9 sections 2.4-2. 6by Chris Doerr, copyright 2002, Elsevier Science, ISBN :0-12-395172-0這一文件中得到了解釋，在此通過引用而并入其全文。星型耦合器100包括輸入波導(dǎo)11(V2、自由空間區(qū)120和輸出波導(dǎo)13(^4。星型耦合器100還可包括可選的未用的虛擬波導(dǎo)140用以協(xié)助于使得星型耦合器100的光耦合與制造在輸入波導(dǎo)IlOh2和輸出波導(dǎo)130i_4周圍更加均勻。當(dāng)星型耦合器100充當(dāng)光功分器時(shí)，給定強(qiáng)度的電磁(EM)波(即，光信號)通過輸入波導(dǎo)11(V2進(jìn)入耦合器100，通過自由空間區(qū)120分散，并且通過輸出波導(dǎo)13(V4被分離地輸出。在諸如星型耦合器100之類的現(xiàn)有平面光學(xué)器件中的90度光學(xué)混合是通過下述構(gòu)造而形成的，該構(gòu)造在耦合器內(nèi)EM波通過其而在器件的輸入與輸出之間傳播的不同光路上適當(dāng)?shù)靥峁┕饴烽L度差異。光路長度差異在到達(dá)(并傳播通過)器件的相應(yīng)輸出波導(dǎo)的光波之間產(chǎn)生不同的相對相位。這些相位差(△ Φ)是基于混合式器件的物理尺寸的精確設(shè)計(jì)波長值(λ d)的函數(shù)。對于2x4星型耦合器，比如耦合器100，從波導(dǎo)ml至波導(dǎo)m2 的Δ φ由以下公式表示
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)器件，包括 自由空間光學(xué)區(qū)；一個(gè)或多個(gè)輸入光波導(dǎo)，所述一個(gè)或多個(gè)輸入光波導(dǎo)端部沿所述自由空間光學(xué)區(qū)的第一表面連接至所述自由空間光學(xué)區(qū)；以及一個(gè)或多個(gè)輸出光波導(dǎo)，所述一個(gè)或多個(gè)輸出光波導(dǎo)端部沿所述自由空間光學(xué)區(qū)的第二表面連接至所述自由空間光學(xué)區(qū)，所述第二表面面向所述第一表面；其中所述一個(gè)或多個(gè)輸入光波導(dǎo)中的至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)支持多模傳播，并且所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)在其輸入部分與輸出部分的接合端部處包括偏移，所述輸出部分端部連接至所述第一表面； 以及其中輸入光波導(dǎo)與輸出光波導(dǎo)的集合包括至少三個(gè)光波導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其中所述偏移適合于在所述一個(gè)或多個(gè)輸入光波導(dǎo)中的所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)中弓丨起振蕩的模。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)器件，其中所述振蕩的模具有拍長Lb,該拍長大約為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其中所述一個(gè)或多個(gè)輸入波導(dǎo)中的所述至少一個(gè)輸入波導(dǎo)的所述輸出部分具有由下式表示的長度1
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)器件，其中所述偏移具有大約為Wrff/4士(0.l)ffeff/4的大小，其中Wrff/4為所述一個(gè)或多個(gè)輸入光波導(dǎo)中的所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)的芯的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)器件，其中所述光學(xué)器件為星型耦合器。
7.一種裝置，包括平面集成光學(xué)器件，其具有至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)、自由空間光學(xué)區(qū)以及多個(gè)輸出光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)端部連接至所述自由空間光學(xué)區(qū)，其中所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)在所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)的輸入部分與輸出部分的接合端部處在其芯中包含偏移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述光學(xué)器件構(gòu)建于平面半導(dǎo)體襯底上，并且所述至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)的一部分的折射率是經(jīng)由對其應(yīng)用的電偏置可調(diào)節(jié)的。
9.一種操作平面集成光學(xué)器件的方法，所述平面集成光學(xué)器件具有輸入光波導(dǎo)、自由空間光學(xué)區(qū)以及多個(gè)輸出光波導(dǎo)，所述方法包括將光發(fā)送至所述輸入光波導(dǎo)的第一端部之中，使得所述光的導(dǎo)引模的中心在所述輸入光波導(dǎo)中靠近其第二端部并在該第二端部之前橫向振蕩，所述第二端部連接至所述自由空間光學(xué)區(qū)的表面，所述輸出光波導(dǎo)端部連接至所述自由空間光學(xué)區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述輸入光波導(dǎo)靠近所述第二端部處的部分的折射率，以使所述導(dǎo)引模的所述中心在所述輸入光波導(dǎo)中靠近所述第二端部處橫向振動。
全文摘要
各種實(shí)施方式包括通過在與光學(xué)器件相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)端子內(nèi)引起振蕩的模而降低該器件的波長依賴性的手段。
文檔編號G02B6/28GK102209922SQ200980144916
公開日2011年10月5日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者C·R·多伊爾 申請人:阿爾卡特朗訊美國公司