專利名稱：光復(fù)用器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在波分復(fù)用(WDM)光通信系統(tǒng)中實施光信號復(fù)用和去復(fù)用的光復(fù)用器。
背景技術(shù)：
圖1表示W(wǎng)DM光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，這個系統(tǒng)包括光發(fā)射機(jī)1，光發(fā)射電路2，光復(fù)用器3，光通信路徑4，光接收機(jī)5，光去復(fù)用器6，和光接收電路7。在圖1所示的例子中，有不同波長的光信號λ1～λn從光發(fā)射機(jī)1中各自的光發(fā)射電路2輸出，在被光復(fù)用器3復(fù)用之后，這些光信號發(fā)射到光通信路徑4。在光接收機(jī)5中，在被光去復(fù)用器6去復(fù)用之后，來自光通信路徑4的光信號λ1-λn被各自的光接收電路7接收。
圖2所示的陣列式波導(dǎo)光柵(AWG)是WDM光通信系統(tǒng)中使用的已知現(xiàn)有技術(shù)光復(fù)用器。在圖2的AWG中，用于輸入波分復(fù)用光信號的輸入信道光波導(dǎo)31，用于水平擴(kuò)展輸入光的第一平板光波導(dǎo)32，多個有預(yù)定不同長度的光波導(dǎo)構(gòu)成的信道光波導(dǎo)陣列33，用于建立與陣列式光波導(dǎo)中光干涉的第二平板光波導(dǎo)34，和用于輸出去復(fù)用光信號的輸出信道光波導(dǎo)35形成在光波導(dǎo)基底30上。
在這種類型AWG中，為了得到圖7所示通帶的平坦去復(fù)用頻譜，有一種已知的實施調(diào)整的方法，使圖2中信道光波導(dǎo)陣列33與第二平板光波導(dǎo)34之間邊界處的電場幅度和電場相位分布形成sinc函數(shù)的幅度和相位。sinc函數(shù)是由以下的公式給出sincξ＝(sinξ)/ξ在ξ＝π(m-149)/60的情況下(對于298個光波導(dǎo)的信道光波導(dǎo)陣列)，對于陣列式光波導(dǎo)序號m，圖3表示電場幅度α(m)，圖4表示電場相位θ(m)/π，而圖5表示電場分布。圖5的電場分布絕對值形成圖3的電場幅度，圖5中電場分布的正值范圍和負(fù)值范圍分別形成圖4中的0相位和π相位。當(dāng)圖2的信道光波導(dǎo)陣列33與第二平板光波導(dǎo)34之間邊界處的電場幅度和電場相位或電場分布是圖3-圖5所示的情況時，圖2中第二平板光波導(dǎo)34與輸出信道光波導(dǎo)35之間邊界處光分布形成近似的矩形分布，如圖6中的虛線所示。AWG的去復(fù)用頻譜特性是由圖6中虛線的光分布和圖6中實線的輸出信道光波導(dǎo)35的本征模分布的重疊積分給出。因為光分布是近似的矩形分布，AWG的去復(fù)用頻譜特性有大致平坦的通帶，如圖7所示。
關(guān)于使信道光波導(dǎo)陣列33與第二平板光波導(dǎo)34之間邊界處的電場分布形成sinc函數(shù)狀態(tài)的方法，有一種利用圖8所示拋物線形光波導(dǎo)的已知方法，輸入信道光波導(dǎo)31在與第一平板光波導(dǎo)32邊界處有這樣的形狀。當(dāng)輸入信道光波導(dǎo)31的拋物線形狀和長度設(shè)置成合適值時，可以得到圖8所示近似的矩形光分布。當(dāng)圖8的矩形光分布傳輸通過第一平板光波導(dǎo)32并入射到信道光波導(dǎo)陣列33上時，信道光波導(dǎo)陣列33的電場分布形成空間Fourier變換關(guān)系確定的sinc函數(shù)狀態(tài)分布，在第二平板光波導(dǎo)34與輸出信道光波導(dǎo)35之間邊界處再次形成圖9所示的近似矩形光分布。因此，按照上述的方式得到有平坦去復(fù)用頻譜特性的通帶。
在這種平坦型AWG中，存在這樣一個問題，當(dāng)光波導(dǎo)的拋物線形狀與預(yù)定值偏離時，得到平坦的頻譜特性是很難的，為了解決這個問題，已經(jīng)建議這樣一個例子(JP，11-142661，A)，其中去掉陣列式光波導(dǎo)中特定的光波導(dǎo)和補(bǔ)償發(fā)光強(qiáng)度分布，從而使信道光波導(dǎo)陣列上形成的發(fā)光強(qiáng)度分布接近sinc函數(shù)狀態(tài)。關(guān)于上述的補(bǔ)償，代替直接地補(bǔ)償與拋物線部分預(yù)定值的偏移，而是補(bǔ)償信道光波導(dǎo)陣列中的遠(yuǎn)場和等效發(fā)光強(qiáng)度分布，使它接近sinc函數(shù)狀態(tài)，按照這種方法，使AWG的分布頻譜改進(jìn)成矩形狀態(tài)。然而，在這種現(xiàn)有技術(shù)平坦型AWG中，存在這樣一個問題，AWG本身有很大的色散，利用使發(fā)光強(qiáng)度分布接近sinc函數(shù)狀態(tài)的現(xiàn)有技術(shù)補(bǔ)償方法不能解決這個問題。
圖10表示平坦型AWG的色散特性例子，該AWG有0.8nm的信道間隔和拋物線形輸入信道光波導(dǎo)。水平軸是與中心信道波長的相對波長。色散值大致為σ＝-20ps/nm。圖11表示計算比特率B＝40Gbps的光脈沖入射到色散σ＝-20ps/nm的AWG的情況下產(chǎn)生的脈沖波形失真結(jié)果曲線。在AWG本身的色散|σ|＝20ps/nm的情況下，信號的波形失真是很大的，這就增大了傳輸信號的誤差率。從圖11中清楚地看出，在現(xiàn)有技術(shù)的平坦型AWG中，脈沖波形因AWG本身的色散而失真，這就產(chǎn)生一個嚴(yán)重的問題，不可能利用AWG作為復(fù)用器。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是減小AWG本身的色散，以及提供一種可適用于WDM光通信的光復(fù)用器。


圖1是WDM光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的陣列式晶格型光復(fù)用器圖。
圖3是信道光波導(dǎo)陣列與第二平板光波導(dǎo)之間邊界處的電場幅度圖，為了獲得平坦的去復(fù)用頻譜。
圖4是信道光波導(dǎo)陣列與第二平板光波導(dǎo)之間邊界處的電場相位圖，為了獲得平坦的去復(fù)用頻譜。
圖5是信道光波導(dǎo)陣列與第二平板光波導(dǎo)之間邊界處的電場分布圖，為了獲得平坦的去復(fù)用頻譜。
圖6是第二平板區(qū)與輸出信道光波導(dǎo)之間邊界處的光分布圖。
圖7是有平坦頻譜的AWG的去復(fù)用頻譜特性圖。
圖8是拋物線形輸入光波導(dǎo)的形狀和長度設(shè)置成合適值時所獲得的近似矩形光分布圖。
圖9是第二平板光波導(dǎo)與輸出信道光波導(dǎo)之間邊界處形成的近似矩形光分布圖。
圖10是配置拋物線形輸入光波導(dǎo)并有平坦頻譜的AWG色散的實驗結(jié)果圖。
圖11是計算B＝40Gbps的脈沖入射到色散σ＝-20ps/nm的AWG情況下產(chǎn)生的脈沖波形失真結(jié)果曲線圖。
圖12是本發(fā)明一個實施例中AWG的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是本發(fā)明一個實施例中AWG的平板光波導(dǎo)圖。
圖14是入射到拋物線形輸入光波導(dǎo)上的傳播光在與第一平板光波導(dǎo)邊界處形成的電場幅度和電場相位的計算結(jié)果曲線圖。
圖15是有圖14中電場幅度和電場相位的光傳播通過第一平板光波導(dǎo)并到達(dá)信道光波導(dǎo)陣列之后在每個光波導(dǎo)中激勵的電場幅度的理論結(jié)果和實驗結(jié)果的曲線圖。
圖16是有圖14中電場幅度和電場相位的光傳播通過第一平板光波導(dǎo)并到達(dá)信道光波導(dǎo)陣列之后在每個光波導(dǎo)中激勵的電場相位的理論結(jié)果和實驗結(jié)果的曲線圖。
圖17是利用圖15中電場幅度和圖16中電場相位的計算值，按照公式4和公式5的AWG色散的理論結(jié)果和實驗結(jié)果的曲線圖。
圖18是為獲得低色散AWG而要求的電場幅度曲線圖。
圖19是為獲得低色散AWG而要求的電場相位曲線圖。
圖20是利用圖18中電場幅度和圖19中電場相位的計算值，按照公式4和公式5的AWG色散的理論結(jié)果曲線圖。
圖21是在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場幅度的理論值和目標(biāo)值的曲線圖。
圖22是對信道光波導(dǎo)陣列中光波導(dǎo)實施軸向位移的狀態(tài)圖。
圖23是在對光波導(dǎo)實施軸向位移時為了得到所需損耗α(dB)而要求實驗確定的位移量Xshift(μm)。
圖24是在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場相位的理論值和目標(biāo)值的曲線圖。
圖25是在信道光波導(dǎo)陣列中實施軸向位移的最佳位置或提供間隙的最佳位置圖。
圖26是在信道光波導(dǎo)陣列的光波導(dǎo)中提供間隙的狀態(tài)圖。
圖27是在提供光波導(dǎo)間隙時為了得到所需損耗α(dB)而要求實驗確定的間隙Xgap(mm)。
圖28是在信道光波導(dǎo)陣列的光波導(dǎo)中芯寬度變化的狀態(tài)圖。
圖29是信道光波導(dǎo)陣列中光波導(dǎo)的芯寬度2a(μm)與等效折射率nC＝βC/k之間關(guān)系的計算結(jié)果曲線圖。
圖30是制造本發(fā)明光復(fù)用器步驟的一個實施例。
圖31是制造本發(fā)明光復(fù)用器/去復(fù)用器步驟的另一個實施例。
圖32是給第m個光波導(dǎo)增加損耗的曲線圖。
圖33是給第m個光波導(dǎo)增加波導(dǎo)長度的曲線圖。
圖34是一個光波導(dǎo)的部分剖面圖。
圖35是本發(fā)明AWG的目標(biāo)電場幅度和實驗電場幅度的曲線圖。
圖36是本發(fā)明AWG的目標(biāo)電場相位和實驗電場相位的曲線圖。
圖37是本發(fā)明AWG的色散特性的實驗結(jié)果曲線圖。
圖38是現(xiàn)有技術(shù)AWG和本發(fā)明AWG的色散特性的實驗結(jié)果比較曲線圖。
具體實施例方式
以下參照附圖描述本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例。
實施例1圖12表示本發(fā)明的第一個實施例。就是說，圖12是這樣一種光復(fù)用器，它包括輸入信道光波導(dǎo)11；第一平板光波導(dǎo)12，用于沿平行于光波導(dǎo)的方向擴(kuò)展輸入光；由多個光波導(dǎo)構(gòu)成的信道光波導(dǎo)陣列13，其中每第m個光波導(dǎo)相對于內(nèi)部第(m-1)個光波導(dǎo)的長度為mΔM+δ(m)；第二平板光波導(dǎo)14，用于建立與陣列式光波導(dǎo)中光的干涉；和輸出信道光波導(dǎo)15，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上。δ(m)項是由下述方法確定的波導(dǎo)長度調(diào)整值。此外，信道光波導(dǎo)陣列13中相鄰陣列式光波導(dǎo)的波導(dǎo)長度是ΔM＝31μm，信道光波導(dǎo)陣列13中光波導(dǎo)數(shù)目是N＝290，復(fù)用器的信道數(shù)目是Nch＝64，復(fù)用器的信道間隔是S＝100GHz，和中心信道波長是λcenter＝1.55μm。
圖13(a)和13(b)分別表示第一平板光波導(dǎo)12和第二平板光波導(dǎo)14的放大圖。在圖13(a)所示的第一平板光波導(dǎo)12或圖13(b)所示的第二平板光波導(dǎo)14中，輸入信道光波導(dǎo)11和輸出信道光波導(dǎo)15的波導(dǎo)間隔是D＝25μm，信道光波導(dǎo)陣列13的波導(dǎo)間隔是d＝20μm，第一平板光波導(dǎo)12和第二平板光波導(dǎo)14的曲率半徑是f＝30.76mm。拋物線形輸入光波導(dǎo)的長度是l＝400μm，和拋物線形輸入的頂部寬度是w＝23μm。
與第一平板光波導(dǎo)12之間邊界處附近的輸入信道光波導(dǎo)11的芯形狀是圖8所示的拋物線形狀，當(dāng)拋物線形狀和長度設(shè)置成合適的數(shù)值時，可以得到圖8所示的矩形光分布。因此，在本實施例中，更容易地調(diào)整陣列式光波導(dǎo)的損耗和相位。此外，即使當(dāng)光波導(dǎo)的形狀是近似的錐形而不是準(zhǔn)確的拋物線形狀時，仍然可以得到相同的結(jié)果。
圖14表示第一平板光波導(dǎo)12中拋物線形輸入光波導(dǎo)的入射光在第一平板光波導(dǎo)12內(nèi)部形成的電場幅度和電場相位的計算結(jié)果。計算方法是所謂的波束傳播方法(BPM)，它是典型的光路模擬方法，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員熟知這種計算方法。
有圖14所示電場幅度和電場相位的光傳播通過第一平板光波導(dǎo)12，圖15和圖16分別表示信道光波導(dǎo)陣列13的每個光波導(dǎo)中激勵的電場幅度和電場相位的計算值。圖15和圖16中還畫出實驗值。測量AWG的信道光波導(dǎo)陣列中電場幅度和電場相位的方法公開在“measurement of phase error distributions in silica-basedarrayed-waveguide grating multiplexers by using Fourier transformspectroscope”(K.Takada，Y.Inoue，H.Yamada and M.Horiguchi；Electronics Latters，vol.30，pp.1671～1672，1994)?，F(xiàn)在，因為圖15和圖16表示信道光波導(dǎo)陣列13的每個光波導(dǎo)中激勵的電場幅度和電場相位的計算值和實驗值互相一致，可以明白，利用計算機(jī)模擬能夠相當(dāng)準(zhǔn)確地估算實際的電場幅度和電場相位。若C(m)代表光在信道光波導(dǎo)陣列13的第m個光波導(dǎo)中激勵的電場(m＝1～N；其中N是信道光波導(dǎo)陣列13中光波導(dǎo)的數(shù)目)，則AWG的頻率特性E(ν)是由以下給出的公式1表示。
公式1E(v)=Σm=1NC(m)exp[-jβC(mΔM+M0)]]>在公式1中，ν代表光的頻率，βC(＝2πνnC/c；其中nC代表信道光波導(dǎo)的等效折射率，而c代表光速)代表信道光波導(dǎo)陣列13內(nèi)部的光傳播常數(shù)，ΔM代表信道光波導(dǎo)陣列13中相鄰陣列式光波導(dǎo)的波導(dǎo)長度，和M0代表固定的波導(dǎo)長度。在此情況下，δ(m)為零。利用電場幅度a(m)和電場相位θ(m)，光的電場C(m)的計算值和實驗值是由以下的公式2表示。
公式2C(m)＝a(m)exp[-jθ(m)]根據(jù)公式1和公式2，AWG的頻率特性E(ν)是由以下給出的公式3表示。
公式3E(v)=exp[-jβCM0]Σm=1Na(m)[-j{βCmΔM+θ(m)}]]]>=A(v)exp[-jΘ(v)]]]>一般地說，根據(jù)以下給出的公式4，可以得到諸如光纖的傳輸路徑和諸如AWG的光濾波器的延遲時間τ(ν)。
公式4τ(v)=-12πddv[arg(E)]=12πdΘ(v)dv]]>在此情況下，arg(E)是頻率特性E(ν)的相位項，它是公式3中的-Θ(ν)。其次，取延遲時間τ(ν)對波長λ(＝c/ν；其中c是光速)的導(dǎo)數(shù)，得到光纖和AWG的色散，它由以下給出的公式5表示。
公式5σ=dτdλ=-cλ2dτdv]]>圖17表示利用圖4和圖5的電場幅度和電場相位的計算值作為公式3中的電場幅度a(m)和電場相位θ(m)，按照公式4和公式5計算AWG的色散結(jié)果。為了進(jìn)行比較，圖17還畫出AWG色散的實驗結(jié)果。如圖11所示，在AWG本身的色散|σ|＝20ps/nm的情況下，信號波形失真變大，因此出現(xiàn)這樣一個問題，在B等于或大于40Gbps的高速傳輸系統(tǒng)中不可能使用AWG。
在平坦頻譜型AWG中，該AWG在輸入信道光波導(dǎo)中產(chǎn)生近似的矩形光分布，產(chǎn)生大色散的原因可以根據(jù)詳細(xì)地分析色散而知道，這是由于公式2和公式3中電場相位θ(m)的變化與陣列式光波導(dǎo)序號m有關(guān)。因此，可以明白，通過消除電場相位θ(m)與陣列式光波導(dǎo)序號m的關(guān)系，可以減小AWG的色散。其次，利用以下描述的方法，通過控制信道光波導(dǎo)陣列13中每個光波導(dǎo)的損耗和波導(dǎo)長度而得到圖18所示的電場幅度和圖19所示的電場相位，可以計算色散。此外，在得到圖18所示電場幅度和圖19所示電場相位的情況下，信道光波導(dǎo)陣列13內(nèi)的電場分布a(m)exp[-jθ(m)]基本上形成與圖5所示相同的sinc函數(shù)，從而得到類似于圖7中十分平坦的頻譜特性。圖20表示利用圖18中電場幅度和圖19中電場相位的計算值作為公式3中的電場幅度a(m)和電場相位θ(m)，并根據(jù)公式4和公式5計算AWG色散的結(jié)果曲線圖。根據(jù)與圖17的比較，可以明白，明顯地減小色散是可能的。
以下，描述通過控制信道光波導(dǎo)陣列13中每個光波導(dǎo)的損耗和波導(dǎo)長度而得到圖18所示的電場幅度和圖19所示的電場相位的方法。首先，圖21表示信道光波導(dǎo)陣列13中激勵的電場幅度的理論值αtheory(m)(與圖15中的相同)和目標(biāo)值αgoal(m)(與圖18中的相同)。如圖15所示，理論電場幅度與信道光波導(dǎo)陣列13中激勵的實際電場幅度非常一致。因此，利用第m個光波導(dǎo)的理論電場幅度αtheory(m)和目標(biāo)電場幅度αgoal(m)，以下公式6給出的損耗α(m)可以增加到第m個光波導(dǎo)中。
公式6α(m)=-10log[αgoal(m)αtheory(m)]2(dB)]]>關(guān)于給信道光波導(dǎo)增加損耗的方法，有這樣一種方法，在信道光波導(dǎo)陣列的某個位置處位移光波導(dǎo)中心軸的方法，如圖22所示。
圖23涉及位移波導(dǎo)中心軸的方法，它表示所需的軸向位移損耗α(dB)而要求的軸向位移量Xshift(μm)的實驗結(jié)果。在這方面，所用光波導(dǎo)的芯寬度2a＝6.0μm，芯厚度2t＝6.0μm，和折射率差Δ＝0.75％。根據(jù)公式6得到第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加的損耗α(dB)，并利用圖23確定為獲得這個α(m)(dB)而要求的光波導(dǎo)軸向位移量Xshift(μm)。
其次，圖24表示在信道光波導(dǎo)陣列13中激勵的電場相位的理論值θtheory(m)(與圖16中的相同)和目標(biāo)值θgoal(m)(與圖19中的相同)。如圖16所示，理論電場相位與信道光波導(dǎo)陣列13中激勵的實際電場相位非常一致。在此情況下，利用第m個光波導(dǎo)的理論電場相位θtheory(m)，可以把公式3重新寫成以下給出的公式7。
公式7E(v)=Σm=1Nαgoal(m)exp[-j{(βCmΔM+βCδ(m))+θtheory(m)}]]]>然而，在考慮δ(m)時，利用上述的方法，假設(shè)電場幅度是目標(biāo)電場幅度αgoal(m)。此外，可以省略exp[-jβCM0]項，因為它對AWG的色散特性沒有影響，以下的公式8給出目標(biāo)頻率特性。
公式8Egoal(v)=Σm=1Nαgoal(m)exp[-j{βCmΔM+θgoal(m)}]]]>為了使公式7與公式8一致，可以明白，必須滿足以下公式9給出的條件。
公式9βCδ(m)＝θgoal(m)-θtheory(m)因此，若λ是光的波長，則第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加或減小的波導(dǎo)長度是由以下的公式10給出。
公式10δ(m)＝λ[θgoal(m)-θtheory(m)]/(2πnC)現(xiàn)在，在θgoal(m)-θtheory(m)＞0的情況下，因為δ(m)＞0，則增加波導(dǎo)長度，而在θgoal(m)-θtheory(m)＜0的情況下，因為δ(m)＜0，則減小波導(dǎo)長度。
如上所述，在本實施例中，利用理論電場相位和理論電場幅度，通過調(diào)整陣列式光波導(dǎo)的損耗和相位，可以減小AWG的色散。
實施例2現(xiàn)在描述本發(fā)明的第二個實施例。在第一個實施例中，從輸入信道光波導(dǎo)的拋物線形光波導(dǎo)入射的傳播光傳播通過第一平板光波導(dǎo)，在這個光到達(dá)信道光波導(dǎo)陣列之后，計算確定在每個光波導(dǎo)中激勵什么類型的光分布，然后，利用在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場幅度的理論值αtheory(m)和目標(biāo)值αgoal(m)，計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加的損耗α(m)(dB)。此外，利用在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場相位的理論值θtheory(m)和目標(biāo)值θgoal(m)，計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)調(diào)整的相位量Θ(m)(rad)。
在本發(fā)明中，制造用于實驗用途的試驗光復(fù)用器，在這個試驗光復(fù)用器中，從輸入信道光波導(dǎo)的拋物線形光波導(dǎo)入射的傳播光傳播通過第一平板光波導(dǎo)，并在這個光到達(dá)信道光波導(dǎo)陣列之后，計算確定在每個光波導(dǎo)中激勵什么類型的光分布，然后，根據(jù)在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場幅度的實驗值αexper(m)與目標(biāo)值αgoal(m)之差，計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加的損耗α(m)(dB)。此外，根據(jù)信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場相位的實驗值θexper(m)與目標(biāo)值θgoal(m)之差，計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)調(diào)整的相位量Θ(m)(rad)。然后，基于第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加的計算損耗α(m)和第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)調(diào)整的計算相位量Θ(m)，制造一種目標(biāo)光復(fù)用器。
如圖12所示，本實施例是這樣一種光復(fù)用器，其中信道光波導(dǎo)陣列13中相鄰陣列式光波導(dǎo)的波導(dǎo)長度是ΔM＝31μm，信道光波導(dǎo)陣列13中的光波導(dǎo)數(shù)目是N＝290，復(fù)用器的信道數(shù)目是Nch＝64，復(fù)用器的信道間隔是S＝100GHz，和中心信道波長是λcenter＝1.55μm。在圖13(a)所示的第一平板光波導(dǎo)12或圖13(b)所示的第二平板光波導(dǎo)14中，輸入信道光波導(dǎo)11和輸出信道光波導(dǎo)15的波導(dǎo)間隔是D＝25μm，信道光波導(dǎo)陣列13的波導(dǎo)間隔是d＝20μm，第一平板光波導(dǎo)12和第二平板光波導(dǎo)14的曲率半徑是f＝30.76mm，拋物線形輸入光波導(dǎo)的長度是l＝400μm，和拋物線形輸入的頂部寬度是w＝23μm。
來自第一平板光波導(dǎo)12中拋物線形輸入光波導(dǎo)的入射光傳播通過第一平板光波導(dǎo)12，圖15和圖16中用虛線分別表示在每個光波導(dǎo)中激勵的電場幅度和電場相位的實驗值。在“measurement of phaseerror distributions in silica-based arrayed-waveguide gratingmultiplexers by using Fourier transform spectroscope”(K.Takada，Y.Inoue，H.Yamada and M.Horiguchi；Electronics Latters，vol.30，pp.1671～1672，1994)中公開一種測量AWG的信道光波導(dǎo)陣列中電場幅度和電場相位的方法。
其次，描述通過控制信道光波導(dǎo)陣列13的每個光波導(dǎo)的損耗和波導(dǎo)長度獲得圖18所示電場幅度和圖19所示電場相位的方法。首先，利用圖15中虛線表示的第m個光波導(dǎo)的實驗電場幅度αexper(m)和圖18中所示的目標(biāo)電場幅度αgoal(m)，以下公式11給出的損耗α(m)可以增加到第m個光波導(dǎo)中。
公式11α(m)=-10log[αgoal(m)αexper(m)]2.......(dB)]]>關(guān)于給信道光波導(dǎo)增加損耗的方法，有這樣一種方法，在信道光波導(dǎo)陣列的某個位置處位移光波導(dǎo)的中心軸，圖22所示其次，利用圖16中虛線表示信道光波導(dǎo)陣列13中激勵的電場相位的實驗值θexper(m)和圖19中所示目標(biāo)電場相位θgoal(m)，可以把公式3重新寫成以下給出的公式12。
公式12E(v)=Σm=1Nαgoal(m)exp[-j{(βCmΔM+βCδ(m))+θexper(m)}]]]>然而，在考慮δ(m)時，利用上述的方法，假設(shè)電場幅度是目標(biāo)電場幅度αgoal(m)。此外，可以省略exp[-jβCM0]項，因為它對AWG的色散特性沒有影響，以下的公式13給出目標(biāo)頻率特性。
公式13Egoal(v)=Σm=1Nαgoal(m)exp[-j{βCmΔM+θgoal(m)}]]]>為了使公式12與公式13一致，可以明白，必須滿足以下公式14給出的條件。
公式14βCδ(m)＝θgoal(m)-θexper(m)
因此，若λ是光的波長，則第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加或減小的波導(dǎo)長度δ(m)是由以下的公式15給出。
公式15δ(m)＝λ[θgoal(m)-θexper(m)]/(2πnC)現(xiàn)在，在θgoal(m)-θexper(m)＞0的情況下，因為δ(m)＞0，則增加波導(dǎo)長度，而在θgoal(m)-θexper(m)＜0的情況下，因為δ(m)＜0，則減小波導(dǎo)長度。
如上所述，在本實施例中，利用理論電場相位和理論電場幅度，通過調(diào)整陣列式光波導(dǎo)的損耗和相位，可以減小AWG的色散。
實施例3在本發(fā)明的第一個實施例中，提供所需損耗(dB)的方法描述成這樣一種方法，其中光波導(dǎo)的中心軸發(fā)生位移，如圖22中所示。
作為提供損耗的一種方法，在實施上述位移信道光波導(dǎo)陣列13的光波導(dǎo)中心軸方法的情況下，因為信道光波導(dǎo)陣列13的弧需要回到它原始的位置，軸的位移需要兩個位置?，F(xiàn)在，因為軸在兩個位置之間位移，在一個軸向位移位置的損耗量是α/2(dB)，它是圖23中所示軸向位移損耗α的一半。
關(guān)于信道光波導(dǎo)陣列13中第m個光波導(dǎo)軸位移的部分，這種位移可以發(fā)生在第m個光波導(dǎo)之上，但是，當(dāng)相對于信道光波導(dǎo)陣列13中心軸的左右對稱的軸向位移部分建立時，有這樣一個優(yōu)點，設(shè)計和掩模制作變得很容易。此外，雜散光是從軸向位移部分產(chǎn)生的，需要提供這樣的設(shè)計，可以避免這種雜散光入射到另一個光波導(dǎo)的軸向位移部分。例如，描述圖25中光波導(dǎo)軸向位移部分的位置。當(dāng)軸向位移部分安排在直線AB和直線CD上的兩個部分時，可以得到最佳的設(shè)計，直線AB和直線CD是在相對于圖25的中心線的45度位置，即，直線AB和直線CD是在相對于信道光波導(dǎo)陣列13弧中心左側(cè)和右側(cè)的45度位置。
所需損耗α(dB)有不同的值，它取決于信道光波導(dǎo)陣列13內(nèi)的每個光波導(dǎo)。因此，在確定某個光波導(dǎo)的損耗α(dB)是非常大的情況下，其軸向位移量Xshift(μm)將變得太大，因為這造成與相鄰光波導(dǎo)的重疊，從而不可能獲得所需的結(jié)果。按照這種方法，在所需損耗α(dB)很大的情況下，本發(fā)明的一種安排是在開始時從信道光波導(dǎo)陣列中消除這種光波導(dǎo)，即，去掉這種光波導(dǎo)或關(guān)閉這種光波導(dǎo)。
實施例4除了利用上述位移光波導(dǎo)中心軸作為提供所需損耗的方法以外，有這樣一種方法，在光波導(dǎo)中的某個位置提供一個間隙，而同時保持中心軸在它的原始位置，如圖26所示。這種方法還可以獲得根據(jù)公式6得到的所需損耗α(dB)。按照圖27得到所需損耗α(dB)的間隙量。
關(guān)于信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中提供間隙的部分，這種間隙可以在沿第m個光波導(dǎo)的任何位置。在位移光波導(dǎo)中心軸的方法中，需要兩個軸向位移部分，但是，在本實施例提供間隙部分的方法中，間隙部分可以僅在一個位置。然而，在所需損耗α(dB)很大的情況下，需要提供多個間隙部分以保證所需的損耗α(dB)。
雜散光是從間隙部分產(chǎn)生的，需要提供這樣的設(shè)計以避免這種雜散光入射到另一個光波導(dǎo)的間隙部分。特別是，最好避免雜散光接近線性信道光波導(dǎo)陣列的中心。關(guān)于提供間隙的部分，例如，間隙部分最好是在沿著直線AB或直線CD的位置，直線AB和直線CD是在相對于圖25中心線的45度位置，即，直線AB和直線CD是在相對于信道光波導(dǎo)陣列13弧中心的左側(cè)和右側(cè)45度的位置。
通過在相鄰光波導(dǎo)的直線AB和直線CD上交替地安排間隙部分的位置，也可以避免雜散光的入射。就是說，沿著直線AB安排奇數(shù)光波導(dǎo)的間隙部分，而沿著直線CD安排偶數(shù)光波導(dǎo)的間隙部分，也可以避免雜散光入射到相鄰的光波導(dǎo)上。
此外，通過適當(dāng)組合位移光波導(dǎo)中心軸的方法和給光波導(dǎo)提供間隙的方法，也可以得到所需的損耗α(dB)。
實施例5在本發(fā)明的第一個實施例中，第m個光波導(dǎo)增加或減小的波導(dǎo)長度δ(m)的方法描述成獲得所需相位調(diào)整量的一種方法。
關(guān)于獲得所需相位調(diào)整量的另一種方法，這是一種增加或減小信道光波導(dǎo)陣列的芯寬度2a(μm)的方法，如圖28所示。在相位被延遲的情況下，增加芯寬度2a(μm)，而在相位被超前的情況下，減小芯寬度2a(μm)。利用圖29確定芯寬度的增加或減小。
現(xiàn)在描述根據(jù)圖29計算芯寬度的增加量和減小量的方法。在要求相位增加p(rad)作為增加的相位量Θ(m)的情況下，且信道光波導(dǎo)陣列中第m個光波導(dǎo)的芯寬度2a(μm)的長度為Lwidth(m)(mm)，則僅增加量εwidth(m)(μm)。此時，確定Lwidth(m)(mm)和εwidth(m)(μm)以滿足以下給出的公式16和公式17。
公式16{nC[2a+εwidth(m)]-nC(2a)}Lwidth(m)＝λ[θgoal(m)-θtheory(m)]/(2π)公式17{nC[2a+εwidth(m)]-nC(2a)}Lwidth(m)＝λ[θgoal(m)-θexper(m)]/(2π)在通過增加或減小芯寬度以獲得所需相位調(diào)整量的方法中，因為損耗產(chǎn)生在芯寬度變化的部分，需要提供這樣一種設(shè)計，其中從損耗調(diào)整量中預(yù)先減去因芯寬度變化產(chǎn)生的損耗。
實施例6圖30是本發(fā)明制造方法的步驟流程圖。以下描述這些步驟。
步驟1計算確定從輸入信道光波導(dǎo)的拋物線形輸入光波導(dǎo)傳播的入射光在與第一平板光波導(dǎo)邊界處形成什么類型的電場幅度和電場相位。
步驟2計算確定步驟1中計算的電場幅度和電場相位的光傳播通過第一平板光波導(dǎo)并到達(dá)信道光波導(dǎo)陣列之后在每個光波導(dǎo)中激勵什么類型的光分布。
步驟3利用在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場幅度的理論值αtheory(m)和目標(biāo)值αgoal(m)，按照以下給出的公式6計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加的損耗α(dB)。
公式6α(m)=-10log[αgoal(m)αtheory(m)]2.......(dB)]]>步驟4利用圖23確定為獲得損耗α(dB)而要求第m個光波導(dǎo)的軸向位移量Xshift(μm)，或利用圖27確定為獲得損耗α(dB)而要求第m個光波導(dǎo)的間隙量Xgap(μm)。
步驟5利用在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場相位的理論值θtheory(m)和目標(biāo)值θgoal(m)，按照以下給出的公式18計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)調(diào)整的相位量Θ(m)(rad)。
公式18Θ(m)＝θgoal(m)-θtheory(m)步驟6為了獲得相位調(diào)整量Θ(m)(rad)，利用以下給出的公式10計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加或減小的所需波導(dǎo)長度δ(μm)，或利用以下給出的公式16計算應(yīng)當(dāng)增加或減小的芯寬度量2a(μm)。
公式10δ(m)＝λ[θgoal(m)-θtheory(m)]/(2πnC)公式16{nC[2a+εwidth(m)]-nC(2a)}Lwidth(m)＝λ[θgoal(m)-θtheory(m)]/(2π)步驟7考慮到第m個光波導(dǎo)的軸向位移量Xshift(μm)或間隙量Xgap(μm)，或第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加或減小的波導(dǎo)長度δ(μm)或芯寬度量2a(μm)，制造AWG。
在這方面，制造方法最好包括步驟1至步驟7的所有步驟，但是也可以利用僅調(diào)整相位而省略步驟3和步驟4的制造方法，與現(xiàn)有技術(shù)比較，可以充分地減小AWG的色散。
在本實施例中，利用理論電場相位和電場幅度，通過調(diào)整陣列式光波導(dǎo)的損耗和相位，可以減小AWG的色散。
實施例7圖31是另一個本發(fā)明制造方法的步驟流程圖。以下描述這些步驟。
步驟1計算確定在為實驗用途制備的試驗光復(fù)用器中從輸入信道光波導(dǎo)的拋物線形光波導(dǎo)傳播的入射光傳播通過第一平板光波導(dǎo)并到達(dá)信道光波導(dǎo)陣列之后在每個光波導(dǎo)中激勵什么類型的光分布。
步驟2利用在信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場幅度的實驗值αexper(m)和目標(biāo)值αgoal(m)，按照以下給出的公式11計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加的損耗α(m)。
公式11α(m)=-10log[αgoal(m)αexper(m)]2.......(dB)]]>步驟3利用圖23確定為獲得損耗α(dB)而要求第m個光波導(dǎo)的軸向位移量Xshift(μm)，或利用圖27確定為獲得損耗α(dB)而要求第m個光波導(dǎo)的間隙量Xgap(μm)。
步驟4利用信道光波導(dǎo)陣列中激勵的電場相位的實驗值θexper(m)和目標(biāo)值θgoal(m)，按照以下給出的公式19計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)調(diào)整的相位量Θ(m)(rad)。
公式19Θ(m)＝θgoal(m)-θexper(m)步驟5為了獲得相位調(diào)整量Θ(m)(rad)，利用以下給出的公式15計算第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加或減小的所需波導(dǎo)長度δ(μm)，或利用以下給出的公式17計算應(yīng)當(dāng)增加或減小的芯寬度量2a(μm)。
公式15δ(m)＝λ[θgoal(m)-θexper(m)]/(2πnC)公式17{nC[2a+εwidth(m)]-nC(2a)}Lwidth(m)＝λ[θgoal(m)-θexper(m)]/(2π)步驟6考慮到第m個光波導(dǎo)的軸向位移量Xshift(μm)或間隙量Xshift(μm)和第m個光波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)增加或減小的波導(dǎo)長度δ(μm)或芯寬度量2a(μm)，制造AWG。
在這方面，該制造方法最好包括步驟1至步驟6的所有步驟，但是也可以利用僅調(diào)整相位而省略步驟2和步驟3的制造方法，與現(xiàn)有技術(shù)比較，可以充分地減小AWG的色散。
在本實施例中，利用實驗電場相位和電場幅度，通過調(diào)整陣列式光波導(dǎo)的損耗和相位，可以減小AWG的色散。
實施例8利用石英光波導(dǎo)制造技術(shù)制造本發(fā)明的光復(fù)用器。首先，利用火焰水解沉積方法，使SiO2下包層沉積到Si基底上，在添加GeO2作為摻雜劑沉積SiO2玻璃的芯層之后，利用電爐制成透明玻璃。
圖32和圖33分別表示按照圖30中的步驟確定第m個光波導(dǎo)增加的損耗α(m)和增加的波導(dǎo)長度δ(m)。關(guān)于增加的損耗α(m)，計算圖21中理論電場幅度與目標(biāo)電場幅度之比率，并把它轉(zhuǎn)換成dB。關(guān)于增加的波導(dǎo)長度δ(m)，計算圖24中理論電場相位與目標(biāo)電場相位之差，利用光波導(dǎo)的折射率和工作波長，把這個差值轉(zhuǎn)換成波導(dǎo)長度，正值意味著使光波導(dǎo)增長，負(fù)值意味著使光波導(dǎo)縮短。在圖32和圖33中，α(m)和δ(m)都有曲線不連續(xù)的兩個點，在這兩個點上，增加的損耗α(m)是無限大，而增加的波導(dǎo)長度δ(m)是不連續(xù)的。在此情況下，若損耗是無限大，則可以在開始時丟棄這種光波導(dǎo)。關(guān)于丟棄光波導(dǎo)附近兩個光波導(dǎo)的增加波導(dǎo)長度δ(m)，波導(dǎo)調(diào)整方向是從增加改變成縮短或從縮短改變成增加。
此外，利用圖23，根據(jù)增加的損耗α(m)與軸向位移量Xshift(m)之間的關(guān)系，通過提供光波導(dǎo)的預(yù)定軸向位移量，獲得具體的損耗增加量。
考慮到按照上述確定的軸向位移量Xshift(m)和增加的波導(dǎo)長度δ(m)，制造掩模圖形。利用按照這種方法制造的掩模圖形，在芯層上進(jìn)行蝕刻以制成光波導(dǎo)部分，然后再沉積SiO2上包層。圖34表示一個光波導(dǎo)中部分的剖面圖。此處使用光波導(dǎo)的芯寬度2a＝6.0μm，芯厚度2t＝6.0μm，和折射率差Δ＝0.75％。
在本實施例中，設(shè)計信道間隔S＝100GHz的AWG。關(guān)于按照這種方法制造本發(fā)明的AWG，圖35表示目標(biāo)電場幅度α(m)和實驗電場幅度α(m)，而圖36表示目標(biāo)電場相位δ(m)和實驗電場相位δ(m)。從圖35和圖36中可以看出，確認(rèn)電場幅度α(m)和電場相位δ(m)的理論值與實驗值非常一致。
其次，圖37表示本發(fā)明AWG色散特性的實驗結(jié)果。圖37說明本發(fā)明AWG的色散大致為零，與圖17中現(xiàn)有技術(shù)AWG的色散實驗值比較，可以明白，本發(fā)明AWG的色散是明顯地減小了。
實施例9以下，描述AWG的信道間隔S＝50GHz的一個實施例。關(guān)于本實施例中描述的AWG參數(shù)，第一平板光波導(dǎo)中輸入信道光波導(dǎo)和第二平板光波導(dǎo)中輸出信道光波導(dǎo)的波導(dǎo)間隔是D＝25μm，第一平板光波導(dǎo)中陣列式光波導(dǎo)和第二平板光波導(dǎo)中陣列式光波導(dǎo)的波導(dǎo)間隔是d＝20μm，第一平板光波導(dǎo)和第二平板光波導(dǎo)的曲率半徑是f＝30.24mm，信道光波導(dǎo)陣列中相鄰陣列式光波導(dǎo)的波導(dǎo)長度是ΔM＝63μm，信道光波導(dǎo)陣列中光波導(dǎo)數(shù)目是N＝300，復(fù)用器的信道數(shù)目是Nch＝64，復(fù)用器的信道間隔是S＝50GHz，以及中心信道波長是λcenter＝1.55μm。此外，拋物線形輸入光波導(dǎo)的長度是l＝400μm，和拋物線形狀的寬度是w＝23μm。
按照與實施例8中相同的方式，根據(jù)圖30中的步驟確定第m個光波導(dǎo)的軸向位移量Xshift(m)和第m個光波導(dǎo)增加或減小的波導(dǎo)長度δ(m)。圖38表示本實施例中AWG的色散特性實驗結(jié)果。本發(fā)明AWG的色散約為σ＝-15ps/nm，與現(xiàn)有技術(shù)AWG的色散σ＝-160ps/nm比較，可以明白，本發(fā)明可以明顯地減小AWG的色散。當(dāng)AWG的色散減小到這個水平時，可以給傳輸速度B＝10Gbps的光通信系統(tǒng)提供足夠好的特性。
實施例10在圖1所示的光通信系統(tǒng)中，當(dāng)實施例9中描述的光復(fù)用器與光發(fā)射機(jī)11和光接收機(jī)15組合時，可以得到這樣一種光通信系統(tǒng)，其中中心信道波長是λcenter＝1.55μm，復(fù)用器的信道數(shù)目是Nch＝64，復(fù)用器的信道間隔是S＝50GHz，和傳輸速度是B＝10Gbps。當(dāng)這種光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)組合時，總的容量變成10Gbps×64＝640Gbps。
如上所述，按照本發(fā)明的光復(fù)用器及其制造方法，通過調(diào)整信道光波導(dǎo)陣列中光波導(dǎo)的損耗和相位，可以減小AWG的色散，這就可能制造一種大容量的WDM光通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光復(fù)用器，包括至少一個輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上；和相位調(diào)整裝置，用于在所述信道光波導(dǎo)陣列中獲得相同的相位分布。
2.一種光復(fù)用器，包括至少一個輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上；和相位調(diào)整裝置，用于在所述信道光波導(dǎo)陣列的每個光波導(dǎo)中獲得相同的相位分布。
3.一種光復(fù)用器，包括至少一個輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上；和相位調(diào)整裝置，基于相位調(diào)整量Θ(m)，在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中獲得相同的相位分布，相位調(diào)整量Θ(m)定義為可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場相位θgoal(m)與相位調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的理論電場相位θtheory(m)之差，其中Θ(m)＝θgoal(m)-θtheory(m)。
4.一種光復(fù)用器，包括至少一個輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上；和相位調(diào)整裝置，基于相位調(diào)整量Θ(m)，在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中獲得相同的相位分布，相位調(diào)整量Θ(m)定義為可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場相位θgoal(m)與相位調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的實驗電場相位θexper(m)之差，其中Θ(m)＝θgoal(m)-θexper(m)。
5.按照權(quán)利要求1，2，3或4中任何一個的光復(fù)用器，還包括損耗調(diào)整裝置，用于在所述信道光波導(dǎo)陣列的光波導(dǎo)中獲得sinc函數(shù)型的電場強(qiáng)度。
6.按照權(quán)利要求1，2，3或4中任何一個的光復(fù)用器，還包括損耗調(diào)整裝置，用于給所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)提供損耗調(diào)整量A(m)，損耗調(diào)整量A(m)定義為可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場幅度αgoal(m)與損耗調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的理論電場幅度αtheory(m)之差，其中A(m)＝-10×log[αgoal(m)/αtheory(m)]。
7.按照權(quán)利要求1，2，3或4中任何一個的光復(fù)用器，還包括損耗調(diào)整裝置，用于給所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)提供損耗調(diào)整量A(m)，損耗調(diào)整量A(m)定義為可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場幅度αgoal(m)與損耗調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的實驗電場幅度αexper(m)之差，其中A(m)＝-10×l0g[αgoal(m)/αexper(m)]。
8.按照權(quán)利要求1，2，3，4，5，6或7中任何一個的光復(fù)用器，其中在所述第一平板光波導(dǎo)邊界附近的所述輸入信道光波導(dǎo)芯是拋物線形。
9.按照權(quán)利要求1，2，3，4，5，6或7中任何一個的光復(fù)用器，其中在所述第一平板光波導(dǎo)邊界附近的所述輸入信道光波導(dǎo)芯是錐形。
10.按照權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8或9中任何一個的光復(fù)用器，其中所述相位調(diào)整裝置增大或減小所述信道光波導(dǎo)陣列的波導(dǎo)長度。
11.按照權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8或9中任何一個的光復(fù)用器，其中所述相位調(diào)整裝置增大或減小所述信道光波導(dǎo)陣列的波導(dǎo)芯寬度。
12.按照權(quán)利要求5，6，7，8或9中任何一個的光復(fù)用器，其中所述損耗調(diào)整裝置位移所述信道光波導(dǎo)陣列中光波導(dǎo)的軸。
13.按照權(quán)利要求5，6，7，8或9中任何一個的光復(fù)用器，其中所述損耗調(diào)整裝置在所述信道光波導(dǎo)陣列的光波導(dǎo)中提供一個間隙。
14.按照權(quán)利要求5，6，7，8或9中任何一個的光復(fù)用器，其中損耗調(diào)整裝置消除或關(guān)閉所述信道光波導(dǎo)陣列中一個或多個預(yù)定的光波導(dǎo)。
15.一種制造光復(fù)用器的方法，包括至少一個輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上；和相位調(diào)整裝置，基于相位調(diào)整量Θ(m)，在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中獲得相同的相位分布，相位調(diào)整量Θ(m)定義了有理論電場相位的光的相位調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的理論電場相位θtheory(m)與可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場相位θgoal(m)間的差，理論電場相位值是通過計算在第一扇形平板區(qū)邊界處激勵的電場相位得到的，其中Θ(m)＝θgoal(m)-θtheory(m)。
16.一種制造光復(fù)用器的方法，包括至少一個輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接到光波導(dǎo)基底上；和相位調(diào)整裝置，基于相位調(diào)整量Θ(m)，在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中獲得相同的相位分布，相位調(diào)整量Θ(m)定義了有實驗電場相位的光的相位調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的實驗電場相位θexper(m)與可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場相位θgoal(m)間的差，實驗電場相位值是通過測量在第一扇形平板區(qū)邊界處激勵的電場相位得到的，其中Θ(m)＝θgoal(m)-θexper(m)。
17.按照權(quán)利要求15或權(quán)利要求16的制造光復(fù)用器的方法，還包括損耗調(diào)整裝置，用于給所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)提供損耗調(diào)整量A(m)，損耗調(diào)整量A(m)定義了有理論電場相位的光的損耗調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)陣列上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的理論電場幅度αtheory(m)與可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)陣列上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場幅度αgoal(m)間的差，理論電場相位值是通過計算在第一扇形平板區(qū)邊界處激勵的電場相位得到的，其中A(m)＝-10×log[αgoal(m)/αtheory(m)]。
18.按照權(quán)利要求15或權(quán)利要求16的制造光復(fù)用器的方法，還包括損耗調(diào)整裝置，用于給所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)提供損耗調(diào)整量A(m)，損耗調(diào)整量A(m)定義了有實驗電場相位光的損耗調(diào)整之前傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)陣列上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的實驗電場幅度αexper(m)與可以獲得所需的去復(fù)用特性的傳播光入射到所述輸入信道光波導(dǎo)陣列上在所述信道光波導(dǎo)陣列的第m個光波導(dǎo)中激勵的目標(biāo)電場幅度αgoal(m)間的差，實驗電場相位值是通過測量在第一扇形平板區(qū)邊界處激勵的電場相位得到的，其中A(m)＝-10×log[αgoal(m)/αexper(m)]。
19.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中在所述第一平板光波導(dǎo)邊界處附近的所述輸入信道光波導(dǎo)芯被形成為拋物線形。
20.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中在所述第一平板光波導(dǎo)邊界處附近的所述輸入信道光波導(dǎo)芯被形成為錐形。
21.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中所述相位調(diào)整裝置增大或減小所述信道光波導(dǎo)陣列的波導(dǎo)長度。
22.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中所述相位調(diào)整裝置增大或減小所述信道光波導(dǎo)陣列的波導(dǎo)芯寬度。
23.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中所述損耗調(diào)整裝置位移所述信道光波導(dǎo)陣列中光波導(dǎo)的軸。
24.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中所述損耗調(diào)整裝置在所述信道光波導(dǎo)陣列的光波導(dǎo)中提供一個間隙。
25.按照權(quán)利要求15，16，17或18中任何一個的制造光復(fù)用器的方法，其中所述損耗調(diào)整裝置消除或關(guān)閉所述信道光波導(dǎo)陣列中一個或多個預(yù)定的光波導(dǎo)。
26.一種配置了權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13或14中任何一個所述的光復(fù)用器的光發(fā)射機(jī)或光接收機(jī)。
全文摘要
陣列式波導(dǎo)光柵(AWG)是在WDM光通信系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有技術(shù)光復(fù)用器。在現(xiàn)有技術(shù)平坦型AWG中，由于AWG本身的色散而使脈沖波形失真，這就產(chǎn)生一個不能利用AWG作為復(fù)用器的嚴(yán)重問題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，光復(fù)用器至少配置一個光波導(dǎo)基底上的輸入信道光波導(dǎo)，第一平板光波導(dǎo)，多個有預(yù)定波導(dǎo)長度的光波導(dǎo)形成的信道光波導(dǎo)陣列，第二平板光波導(dǎo)和至少一個輸出信道光波導(dǎo)，這些光波導(dǎo)以串聯(lián)方式按順序連接；和相位裝置，用于在信道光波導(dǎo)陣列中獲得相同的相位分布。按照本發(fā)明的光復(fù)用器，可以減小AWG的色散，因此，可以構(gòu)造一種大容量的WDM光通信系統(tǒng)。
文檔編號H04J14/02GK1437034SQ03102310
公開日2003年8月20日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月4日
發(fā)明者岡本勝就, 金子明正 申請人:Ntt電子股份有限公司