專利名稱：PLC光分路器2×N型芯片中的2×2非對(duì)稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及ー種玻璃基集成光學(xué)中光波導(dǎo)的2X2非對(duì)稱X結(jié)耦合結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
光耦合器是光通信網(wǎng)絡(luò)中用得比較多的ー種器件，是ー種重要的無(wú)源器件。目前普遍采用的是光纖熔融拉錐法制備。將兩根單模光纖除去外包層和涂覆層，將裸露出來(lái)的芯層靠攏，在高溫下加熱熔融，井向兩側(cè)拉伸。這樣兩根芯層便彼此靠近在一起達(dá)IOymt右，光能量可以互相耦合。制作過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)試，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分光比，根據(jù)反饋結(jié)果控制熔融拉錐過(guò)程。
但是，光纖熔融拉錐制得的耦合器件比較長(zhǎng)，若用在2 X 4，2 X 8，2 X 16，2 X 32，2X64，2X 128，2X 256器件中，則器件總長(zhǎng)度會(huì)很大。并且這種耦合器的分光比與光波長(zhǎng)有關(guān)，帶寬平坦度不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種長(zhǎng)度小，帶寬平坦度好，易于集成的PLC光分路器芯片中的集成光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)ー種PLC光分路器2XN型芯片中的2X2非対稱X結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在干，該結(jié)構(gòu)包括直波導(dǎo)，以及直波導(dǎo)兩端分別連接的第一輸入彎曲波導(dǎo)、第二輸入彎曲波導(dǎo)、第一輸出彎曲波導(dǎo)和第二輸出彎曲波導(dǎo)，構(gòu)成2X2的X結(jié)型耦合結(jié)構(gòu)，所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度大于第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度，所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)和第二輸入彎曲波導(dǎo)的曲率半徑相等或不等。所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 10 μ m，曲率半徑為200000 2000000 μ m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. 5 10度，末端與直波導(dǎo)相接，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度為2 20 μ m，曲率半徑為200000 2000000 μ m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. 5 10度，末端與直波導(dǎo)相接，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。所述的直波導(dǎo)的寬度為第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度與第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度之和，長(zhǎng)度為O 1000 μ m,直波導(dǎo)與水平方向的夾角為O度，直波導(dǎo)前端連接第一輸入彎曲波導(dǎo)和第二輸入彎曲波導(dǎo)，后端連接第一輸出彎曲波導(dǎo)和第二輸出彎曲波導(dǎo)。所述的直波導(dǎo)的寬度為3. 5 30 μ m。所述的第一輸出彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 15 μ m，曲率半徑為15000 100000 μ m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. I I度，末端與水平方向的夾角為O. 7 20度。所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 15 μ m，曲率半徑為15000 100000 μ m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. I I度，末端與水平方向的夾角為O. 7 20度。
所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)的寬度等于第一輸出彎曲波導(dǎo)的寬度，且第一輸出彎曲波導(dǎo)的寬度與第二輸出彎曲波導(dǎo)的寬度之和等于直波導(dǎo)的寬度，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)的曲率半徑等于第一輸出彎曲波導(dǎo)的曲率半徑，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)起點(diǎn)處與水平方向的夾角等于第一輸出彎曲波導(dǎo)起點(diǎn)處與水平方向的夾角，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)末端與水平方向的夾角等于第一輸出彎曲波導(dǎo)末端與水平方向的夾角。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明2X2非対稱X結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，主要用于光能量的均分和合波，是用在PLC光分路器2XN型芯片中的集成光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。光從兩個(gè)輸入端的任意ー個(gè)輸入，都可以達(dá)到平均分成兩束光的功能。兩個(gè)輸出端把一分為ニ的光能量傳播給后續(xù)的光路，以完成其它目的或功能。將該非対稱X結(jié)耦合結(jié)構(gòu)作為第一級(jí)，后續(xù)依次連接Y分叉結(jié)構(gòu)，可以得到2 X 4，2 X 8，2 X 16，2 X 32，2X64，2X 128，2X 256功能性器件。與普通的I XN器件相比(N = 4，8，16，32，64，128，256)，輸入端多了一路備用通道，在光纖網(wǎng)絡(luò)有一路故障時(shí)，可以切換到備用通道繼續(xù)使用，提高了光網(wǎng)絡(luò)的可靠性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)跟光纖熔融拉錐型光耦合器相比，具有長(zhǎng)度小，帶寬平坦度好，易于集成的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明推出的PLC集成光學(xué)芯片型的2X2耦合器，它的優(yōu)點(diǎn)有(I)損耗對(duì)傳輸光波長(zhǎng)不敏感，可以滿足不同波長(zhǎng)的傳輸需要；(2)分光均勻，可以將信號(hào)均勻分配給用戶；(3)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，配合1X2的Y分叉波導(dǎo)，可以設(shè)計(jì)成2X4，2X8，2X16，2X32，2X64，2X 128,2X256等器件，單芯片的通道數(shù)多；(5)多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢(shì)
越明顯。


圖I為本發(fā)明的PLC光分路器2 X N型芯片中的2 X 2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I如圖I所示，ー種PLC光分路器2XN型芯片中的集成光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括直波導(dǎo)111，以及直波導(dǎo)兩端分別連接的第一輸入彎曲波導(dǎo)101、第二輸入彎曲波導(dǎo)106、第ー輸出彎曲波導(dǎo)114和第二輸出彎曲波導(dǎo)119，構(gòu)成2X2的X結(jié)型耦合結(jié)構(gòu)。所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102為I. 5 μ m，曲率半徑R103為200000 μ m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角A104為O. 5度，末端與直波導(dǎo)相接于點(diǎn)P105，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107為2 μ m，曲率半徑R108為200000 μ m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角A109為O. 5度，末端與直波導(dǎo)相接于點(diǎn)Pl 10，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107大于第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102，所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)101和第二輸入彎曲波導(dǎo)106的曲率半徑相等。所述的直波導(dǎo)111的寬度Wl 12為第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107與第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102之和，即直波導(dǎo)111的寬度W112為3·5μπι，長(zhǎng)度L113為Ομπι，直波導(dǎo)111與水平方向的夾角為O度，直波導(dǎo)111前端連接第一輸入彎曲波導(dǎo)101和第二輸入彎曲波導(dǎo)106，后端連接第一輸出彎曲波導(dǎo)114和第二輸出彎曲波導(dǎo)119。所述的第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度W115為I. 75 ii m，曲率半徑R116為15000 u m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角Al 17為0. I度，末端與水平方向的夾角Al 18為0. 7度。所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120為I. 75 ii m，曲率半徑R121為15000 u m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角A122為0. I度，末端與水平方向的夾角A123為0. 7度。所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度W115，且第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度Wl 15與第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120之和等于直波導(dǎo)111的寬度Wl 12，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的曲率半徑R121等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114的曲率半徑Rl 16，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119起點(diǎn)處與水平方向的夾角A122等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114起點(diǎn)處與水平方向的夾角Al 17，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119末端與水平方向的夾角A123等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114末端與水平方向的夾角Al 18。實(shí)施例2參見(jiàn)圖I所示，一種PLC光分路器2XN型芯片中的集成光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括直波導(dǎo)111，以及直波導(dǎo)兩端分別連接的第一輸入彎曲波導(dǎo)101、第二輸入彎曲波導(dǎo)106、第一輸出彎曲波導(dǎo)114和第二輸出彎曲波導(dǎo)119，構(gòu)成2X2的X結(jié)型耦合結(jié)構(gòu)。所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102為10 ii m，曲率半徑R103為2000000ii m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角A104為10度，末端與直波導(dǎo)相接于點(diǎn)P105，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為0度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107為20 ii m，曲率半徑R108為2000000ii m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角A109為10度，末端與直波導(dǎo)相接于點(diǎn)Pl 10，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為0度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107大于第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102，所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)101和第二輸入彎曲波導(dǎo)106的曲率半徑相等。所述的直波導(dǎo)111的寬度W112為第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107與第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102之和，所述的直波導(dǎo)111的寬度W112為30iim，長(zhǎng)度L113為1000 u m，直波導(dǎo)111與水平方向的夾角為0度，直波導(dǎo)111前端連接第一輸入彎曲波導(dǎo)101和第二輸入彎曲波導(dǎo)106，后端連接第一輸出彎曲波導(dǎo)114和第二輸出彎曲波導(dǎo)119。所述的第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度Wl 15為15 ii m，曲率半徑Rl 16為100000 u m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角Al 17為I度，末端與水平方向的夾角Al 18為20度。所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120為15 ii m，曲率半徑R121為100000 u m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角A122為I度，末端與水平方向的夾角A123為20度。所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度W115，且第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度W115與第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120之和等于直波導(dǎo)111的寬度W112，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的曲率半徑R121等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114的曲率半徑Rl 16，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119起點(diǎn)處與水平方向的夾角A122等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114起點(diǎn)處與水平方向的夾角A117，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119末端與水平方向的夾角A123等于第一輸出彎曲波導(dǎo)114末端與水平方向的夾角Al 18。實(shí)施例3其中第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102為5 ii m，曲率半徑R103為1000000 U m，、起點(diǎn)處與水平方向的夾角A104為5度，末端與直波導(dǎo)相接于點(diǎn)P105，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107為10 ii m，曲率半徑R108為1500000 u m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角A109為5度，末端與直波導(dǎo)相接于點(diǎn)Pl 10，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為0度。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)106的寬度W107大于第一輸入彎曲波導(dǎo)101的寬度W102，所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)101和第二輸入彎曲波導(dǎo)106的曲率半徑不等。所述的直波導(dǎo)111的寬度Wl 12為1511111，長(zhǎng)度1113為500 iim。所述的第一輸出彎曲波導(dǎo)114的寬度Wl 15為7. 5 ii m，曲率半徑Rl 16為50000 U m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角Al 17為0. 5度，末端與水平方向的夾角Al 18為10度。所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)119的寬度W120為7. 5 ii m，曲率半徑R121為50000 u m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角A122為0. 5度，末端與水平方向的夾角A123為10度。其余同實(shí)施例I。將本發(fā)明作為第一級(jí)結(jié)構(gòu)，后面連接Y型分支結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成2X4的分支結(jié)構(gòu)、2X8的分支結(jié)構(gòu)、2X 16的分支結(jié)構(gòu)、2X32的分支結(jié)構(gòu)、2X64的分支結(jié)構(gòu)、2X 128的分支結(jié)構(gòu)或2X256的分支結(jié)構(gòu)等等。并合理調(diào)整其分支結(jié)構(gòu)的參數(shù)，可以縮短器件總體長(zhǎng)度。
權(quán)利要求
1.ー種PLC光分路器的2 X N型芯片中2 X 2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括直波導(dǎo)，以及直波導(dǎo)兩端分別連接的第一輸入彎曲波導(dǎo)、第二輸入彎曲波導(dǎo)、第一輸出彎曲波導(dǎo)和第二輸出彎曲波導(dǎo)，構(gòu)成2X2的X結(jié)型耦合結(jié)構(gòu)，所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度大于第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種PLC光分路器2XN型芯片中的2X2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 10 μ m，曲率半徑為200000 2000000 μ m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. 5 10度，末端與直波導(dǎo)相接，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種PLC光分路器2XN型芯片中的2X2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度為2 20 μ m，曲率半徑為200000 2000000 μ m，起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. 5 10度，末端與直波導(dǎo)相接，在相接點(diǎn)處與水平方向的夾角為O度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種PLC光分路器2X N型芯片中的2 X 2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的直波導(dǎo)的寬度為第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度與第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度之和，長(zhǎng)度為O 1000 μ m,直波導(dǎo)與水平方向的夾角為O度，直波導(dǎo)前端連接第一輸入彎曲波導(dǎo)和第二輸入彎曲波導(dǎo)，后端連接第一輸出彎曲波導(dǎo)和第二輸出彎曲波導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種PLC光分路器2X N型芯片中的2 X 2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的直波導(dǎo)的寬度為3. 5 30 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種PLC光分路器2XN型芯片中的2X2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一輸出彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 15 μ m，曲率半徑為15000 100000 μ m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. I I度，末端與水平方向的夾角為O. 7 20度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種PLC光分路器2XN型芯片中的2X2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 15 μ m，曲率半徑為15000 100000 μ m,起點(diǎn)處與水平方向的夾角為O. I I度，末端與水平方向的夾角為O. 7 20度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的ー種PLC光分路器2X N型芯片中的2 X 2非対稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)的寬度等于第一輸出彎曲波導(dǎo)的寬度，且第ー輸出彎曲波導(dǎo)的寬度與第二輸出彎曲波導(dǎo)的寬度之和等于直波導(dǎo)的寬度，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)的曲率半徑等于第一輸出彎曲波導(dǎo)的曲率半徑，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)起點(diǎn)處與水平方向的夾角等于第一輸出彎曲波導(dǎo)起點(diǎn)處與水平方向的夾角，所述的第二輸出彎曲波導(dǎo)末端與水平方向的夾角等于第一輸出彎曲波導(dǎo)末端與水平方向的夾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種PLC光分路器2×N型芯片中的2×2非對(duì)稱x結(jié)耦合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括直波導(dǎo)，以及直波導(dǎo)兩端分別連接的第一輸入彎曲波導(dǎo)、第二輸入彎曲波導(dǎo)、第一輸出彎曲波導(dǎo)和第二輸出彎曲波導(dǎo)，構(gòu)成2×2的X結(jié)型耦合結(jié)構(gòu)。所述的第二輸入彎曲波導(dǎo)的寬度大于第一輸入彎曲波導(dǎo)的寬度，所述的第一輸入彎曲波導(dǎo)和第二輸入彎曲波導(dǎo)的曲率半徑相等或不等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有長(zhǎng)度小，帶寬平坦度好，易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/125GK102681089SQ20121016497
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者商惠琴, 楊建義, 王明華, 王毅強(qiáng), 肖熠, 郝寅雷 申請(qǐng)人:上海光芯集成光學(xué)股份有限公司