一種雙光柵雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復用器的制造方法
【專利說明】一種雙光柵雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復用器 【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光通信、光傳感、光探測領域涉及波分復用技術(shù)，具體涉及一種雙光柵 雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復用器。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 波分復用器是光通信領域與光傳感探測領域的重要器件之一，在光通信領域，波 分復用器在無需增加敷設光線網(wǎng)絡的情況下實現(xiàn)幾十倍、幾百倍的信道擴容，在光傳感探 測領域以波分復用器為核心的微小型光譜分析儀可應用于食品安全檢測、礦井安全檢測、 大氣水質(zhì)污染監(jiān)測、醫(yī)學檢測等。
[0003] 平面集成波導復用器是波分復用器的主流發(fā)展方向，其中陣列波導光柵（Arrayed Waveguide Grating，簡稱 AWG)型和蝕刻衍射光柵型（Etched Diffraction Grating，簡稱 EDG)是平面集成波導復用器的兩種主要器件。
[0004] EDG器件以尺寸小、性能穩(wěn)定、易于批量生產(chǎn)、成本低、適合做密集型波分復用而得 到了廣泛的研宄與應用。其中Bragg反射鏡齒面結(jié)構(gòu)的EDG(Bragg-EDG)器件是近年來的 研宄熱點，該類型器件無需二次加工，淺刻蝕即可實現(xiàn)器件功能，工藝難度相對較低而衍射 效率較高，是近年來研宄的熱點。
[0005] Brouckaert J等人在娃基二氧化娃材料上設計了頻帶為I. 5um-l. 6um的Bragg 反射面凹面衍射光柵粗波分復用器（Planar concave grating demultiplexer with distributed Bragg reflection facets, Proceedings of the 4th IEEE International Conference on Group IV Photonics. 2007:1-3·)。Pierre Pottier 等人設計了周 期性結(jié)構(gòu)的Bragg橢圓線低級次高效衍射凹面光柵（Mono-order high-efficiency dielectric concave diffraction grating, Journal of Lightwave Technology，2012， 30(17) :2922-2928)，并利用該結(jié)構(gòu)進行了基于絕緣體上硅的微小型集成光波分復用器的 加工與制作。上述兩個小組的學者主要基于1/4波長的多層介質(zhì)膜理論進行Bragg-EDG的 設計。重點研宄了 Bragg-EDG的反射效率問題，忽視了 Bragg-EDG還具有在其他頻帶的透 射作用。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明的目的在于合理的利用了 Bragg-EDG器件的透射作用，提出了一種雙光柵 雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復用器。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0008] 一種雙光柵雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復用器，包括輸入波導（101)、第 一輸出波導陣列（102)以及第二輸出波導陣列（202);輸入波導（101)的入射端口（105) 和第一輸出波導陣列（102)的出射端口（106)位于第一羅蘭圓上，輸入波導（101)的入射 端口（105)和第二輸出波導陣列（202)的出射端口（206)位于第二羅蘭圓上，且入射端口 (105)是第一羅蘭圓與第二羅蘭圓的交點；第一羅蘭圓與第一衍射光柵圓的相切處設置第 一衍射光柵（104)，第二羅蘭圓與第二衍射光柵圓的相切處設置第二衍射光柵（204)。
[0009] 本發(fā)明進一步的改進在于：
[0010] 入射端口（105)到第一衍射光柵（104)之間為第一自由傳輸區(qū)域（103)，入射端口 (105)到第二衍射光柵（204)之間為第二自由傳輸區(qū)域（203)。
[0011] 第一衍射光柵（104)和第二衍射光柵（204)為Bragg齒面結(jié)構(gòu)蝕刻的凹面光柵。
[0012] 凹面光柵采用由單個周期的或者多個周期的Bragg反射器陣列組成的凹面光柵。
[0013] 第一羅蘭圓內(nèi)切于第一衍射光柵圓，第二羅蘭圓內(nèi)切于第二衍射光柵圓，且第一 羅蘭圓的直徑等于第一衍射光柵圓的半徑，第二羅蘭圓的直徑等于第二衍射光柵圓的半徑 其特征在于：第一羅蘭圓與第一衍射光柵圓的相切處為第一衍射光柵（104)的中心，凹面 第一衍射光柵（104)采用周期性Bragg反射面結(jié)構(gòu)排列在第一衍射光柵圓上；第二羅蘭圓 與第二衍射光柵圓的相切處為Bragg齒面結(jié)構(gòu)蝕刻的凹面第二衍射光柵（204)的中心，凹 面第二衍射光柵（204)采用周期性Bragg反射面結(jié)構(gòu)排列在第二衍射光柵圓上。
[0014] 第一衍射光柵（104)和第二衍射光柵（204)均由兩種折射率不同的材料周期性排 列堆疊構(gòu)成。
[0015] 第一衍射光柵（104)的兩種折射率不同的材料的寬度分別為屯和d2，第一衍射光 柵Bragg反射器的周期厚度d12由一維光子晶體理論確定，其中，d 12= d ^d2;第二衍射光柵 (204)采用的兩種折射率不同的材料的寬度分別為(13和d4，其周期厚度d34由一維光子晶體 理論確定，其中，d34= d3+d4。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0017] 現(xiàn)有技術(shù)中只利用了 Bragg-EDG光柵的反射帶忽略的其透射帶，而本發(fā)明除了利 用了 Bragg-EDG光柵的反射帶還有效利用了 Bragg-EDG光柵的透射帶，使得本發(fā)明可在同 一基片上利用兩個Bragg-EDG光柵在兩個波段進行衍射分光，達到了在器件尺寸不變的情 況下，增加分光通道與分光波段的目的。在光通信領域，本發(fā)明可在多波段進行衍射分光可 有效解決光通信領域三網(wǎng)融合的問題；在光譜探測領域，被檢測物一般需要多個譜段的特 征譜來分析，應用本發(fā)明可對檢測物不同譜段的光譜進行單次快速檢測，本發(fā)明可應用于 醫(yī)療檢測，食品安全檢測，礦井安全監(jiān)測，水環(huán)境監(jiān)測等領域。 【【附圖說明】】
[0018] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明800與1310nm光在雙光柵結(jié)構(gòu)中的衍射場圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明雙光柵結(jié)構(gòu)的衍射譜圖。
[0021] 其中：1〇1為輸入波導；102為第一輸出波導陣列；103為第一自由傳輸區(qū)域；104 為第一衍射光柵；105為入射端口； 106為出射端口；202為第二輸出波導陣列；203為第二 自由傳輸區(qū)域；204為第二衍射光柵；206為出射端口。 【【具體實施方式】】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：
[0023] 參見圖1，至圖3,本發(fā)明包括輸入波導101、第一輸出波導陣列102和第二輸出波 導陣列202,輸入波導101的入射端口 105和第一輸出波導陣列102的出射端口 106位于第 一羅蘭圓上，輸入波導101的入射端口 105和第二輸出波導陣列202的出射端口 206位于第 二羅蘭圓上，且入射端口 105是第一羅蘭圓與第二羅蘭圓的交點。入射端口到第一衍射光 柵之間為第一自由傳輸區(qū)域103,入射端口到第二衍射光柵之間為第二自由傳輸區(qū)域203， 第一羅蘭圓內(nèi)切于第一衍射光柵圓，第二羅蘭圓內(nèi)切于第二衍射光柵圓，且第一羅蘭圓的 直徑等于第一衍射光柵圓的半徑，第二羅蘭圓的直徑等于第二衍射光柵圓的半徑其特征在 于：第一羅蘭圓與第一衍射光柵圓的相切處為Bragg齒面結(jié)構(gòu)蝕刻的凹面第一衍射光柵的 中心，凹面第一衍射光柵104采用周期性Bragg反射面結(jié)構(gòu)排列在第一衍射