通過(guò)改變微流體通道內(nèi)混合液體的折射率，利用Y型分支波導(dǎo)輸出光功率受 液體折射率的影響，從而改變光功率的輸出，最終實(shí)現(xiàn)光功率分束器輸出分束比的動(dòng)態(tài)調(diào) 控。該器件采用微流體來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)控，具有調(diào)控范圍大、波長(zhǎng)和偏振依賴(lài)性低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于 設(shè)計(jì)與制作、易于調(diào)控等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器的俯視圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器的俯視圖中A1A2連線(xiàn)進(jìn)行剖分的波 導(dǎo)橫截面示意圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器的俯視圖中B1B2連線(xiàn)進(jìn)行剖分的波 導(dǎo)橫截面示意圖。
[0015] 圖4是本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器的歸一化光功率輸出隨混合液體 折射率變化關(guān)系，（a)TE波，（b)TM，其中實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別表示端口 6和端口 10輸出的歸一 化輸出光功率。
[0016] 圖5是本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器在混合液體折射率分別為（a) 1. 470和（b) 1. 510時(shí)TE波光信號(hào)在傳播過(guò)程中的光場(chǎng)分布。
[0017] 圖6是本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器的歸一化光功率輸出隨工作波長(zhǎng) 變化關(guān)系，（a)TE波，（b)TM，其中實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別表示端口 6和端口 10輸出的歸一化輸出 光功率，液體折射率為1. 470。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。通常，光通信系統(tǒng)中通信窗口為近紅 外光，這里，假定光信號(hào)的工作波長(zhǎng)為1. 55 μ m。如圖1所示，波導(dǎo)2、3、4、5、7、9的芯層材料 為SU-8,其折射率為1. 570 ;其上包層材料15為聚合物材料PMMA，其折射率為1. 492 ;其下 包層材料17為聚合物材料UV-15,其折射率為1. 50。其波導(dǎo)芯層厚度rf、脊高A以及寬度 坪分別為〇. 7 μ m、0. 5 μ m、5. 0 μ m，其偏向夾角#為I. 0度。假定待測(cè)液體折射率的變化范 圍為 L 430~1· 540。
[0019] 這里采用光束傳播法（BPM)對(duì)本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器的光學(xué)性能 進(jìn)行模擬。當(dāng)待測(cè)液體的折射率在I. 430~1. 540之間變化時(shí)，其波導(dǎo)輸出端口 6和輸出端 口 10的歸一化光功率輸出隨液體折射率變化如圖4(a)和（b)所示。由圖可以看出，其輸 出端口 6的光功率輸出隨折射率增大而單調(diào)下降，而輸出端口 10的光功率輸出隨折射率增 大而單調(diào)增加，且變化動(dòng)態(tài)范圍大于36. 5dB。另外，其光波導(dǎo)損耗僅為0.06 dB。對(duì)于不同 的偏振光輸入，其光功率輸出變化基本一致，表明其偏振依賴(lài)性很小。當(dāng)液體的折射率分別 為1. 470和1. 510時(shí)，光功率分束器內(nèi)光場(chǎng)分布如圖5(a)和（b)所示，由圖可以直觀(guān)看出， 光功率分束器的兩分支波導(dǎo)內(nèi)光功率大小與液體折射率大小有關(guān)，即通過(guò)改變混合液體折 射率大小，從而實(shí)現(xiàn)光功率輸出的動(dòng)態(tài)調(diào)控。
[0020] 通常，入射光信號(hào)存在一定的譜寬，約幾十納米左右，如光通信系統(tǒng)C波段窗口為 1530nm~1565nm。本發(fā)明進(jìn)一步考察了本發(fā)明提供的液體折射率傳感器性能對(duì)其工作波長(zhǎng) 的依賴(lài)性。這里給出了模擬結(jié)果，如圖6(a)和（b)所示，表示輸出端口 6和輸出端口 10的 光功率輸出隨工作波長(zhǎng)變化。模擬結(jié)果表明，其光功率輸出隨工作波長(zhǎng)變化很小。因此，該 器件的波長(zhǎng)依賴(lài)性很低，這對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用十分有用。
[0021] 本發(fā)明所提出的一種波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器，具有調(diào)控范圍大、易于調(diào)控、結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、易于制作、波長(zhǎng)和偏振依賴(lài)性低等優(yōu)點(diǎn)，在集成光子學(xué)和微流控光子系統(tǒng)中具有重要 應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于微流控技術(shù)的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器，包括波導(dǎo)1個(gè)輸入端口（1)、2個(gè)波導(dǎo) 輸出端口（6、10)、1個(gè)Y分支波導(dǎo)（由波導(dǎo)2、3、4、5、7、9構(gòu)成)、1個(gè)微流體通道（8)構(gòu)成； 其特征在于，光信號(hào)通過(guò)光纖耦合到波導(dǎo)輸入端口（1)后，光信號(hào)在光波導(dǎo)內(nèi)傳播，當(dāng)?shù)?達(dá)Y分支處時(shí)，光信號(hào)發(fā)生分束，其光功率分束比與微流體通道內(nèi)混合液體折射率有關(guān)；因 而，通過(guò)改變微流體通道內(nèi)混合液體的折射率，從而實(shí)現(xiàn)光功率分束器輸出分束比的動(dòng)態(tài) 調(diào)控。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器，其特征在于，其各個(gè)輸出端口的 光功率調(diào)控是通過(guò)改變微流體通道內(nèi)混合液體的折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器，其特征在于，其上、下包層和芯層 材料分別為有機(jī)聚合物材料PMMA、UV-15和SU-8。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器，其特征在于，所述波導(dǎo)型可調(diào)光 功率分束器屬于集成光子器件，由光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明所公開(kāi)的一種基于微流控技術(shù)的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器，屬于集成光子學(xué)領(lǐng)域，涉及光波導(dǎo)器件與技術(shù)。本發(fā)明提出的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器由1個(gè)波導(dǎo)輸入端口（1）、2個(gè)波導(dǎo)輸出端口（6、10）、1個(gè)Y分支波導(dǎo)（由波導(dǎo)2、3、4、5、7、9構(gòu)成）、1個(gè)微流體通道（8）構(gòu)成。光信號(hào)通過(guò)光纖耦合到波導(dǎo)輸入端口（1）后，光信號(hào)在光波導(dǎo)內(nèi)傳播，當(dāng)?shù)竭_(dá)Y分支處時(shí)，光信號(hào)發(fā)生分束，其光功率分束比與微流體通道內(nèi)混合液體折射率有關(guān)。因而，通過(guò)改變微流體通道內(nèi)混合液體的折射率，從而改變輸出端口（6、10）光功率的輸出，最終實(shí)現(xiàn)光功率分束器輸出分束比的動(dòng)態(tài)調(diào)控。本發(fā)明提供的波導(dǎo)型可調(diào)光功率分束器具有調(diào)控范圍大、波長(zhǎng)和偏振依賴(lài)性低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于設(shè)計(jì)與制作、易于調(diào)控等等諸多優(yōu)點(diǎn)，在集成光子系統(tǒng)和微流體芯片中有廣泛應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】G02B6/125, G02B6/35
【公開(kāi)號(hào)】CN105319645
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510273791
【發(fā)明人】唐雄貴, 梁珊, 陳明
【申請(qǐng)人】湖南師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日