專利名稱：多層耦合的光開關(guān)陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于多路光波上、下載的器件。
本實(shí)用新型多層耦合的光開關(guān)陣列，由傳輸波導(dǎo)，上、下載波導(dǎo)和耦合光柵構(gòu)成，其特征在于該多層耦合的光開關(guān)陣列結(jié)構(gòu)上分為兩層，傳輸波導(dǎo)有M條，在傳輸層內(nèi)平行排列，垂直對應(yīng)每條傳輸波導(dǎo)在另一上、下載層內(nèi)有上載波導(dǎo)和下載波導(dǎo)，各條傳輸波導(dǎo)和其上載波導(dǎo)、下載波導(dǎo)之間通過耦合光柵進(jìn)行耦合，M≥2。
所述的多層耦合的光開關(guān)陣列，其進(jìn)一步的特征在于所述耦合光柵可以采用電光、聲光或熱光效應(yīng)動態(tài)形成。
所述的多層耦合的光開關(guān)陣列，所述傳輸層內(nèi)傳輸波導(dǎo)兩端還可分別連接分波器和合波器，再與另一上下載層上、下載波導(dǎo)以及耦合光柵集成，構(gòu)成光分叉復(fù)用器件。
本實(shí)用新型能夠提高集成光分叉復(fù)用器件的集成度。以四信道光分叉復(fù)用為例。如果采用平面集成技術(shù)，上下載波導(dǎo)一定與傳輸波導(dǎo)相交，為了減少相交處的串?dāng)_，相交的角度必須滿足一定的值。如，在相同的波導(dǎo)情況下(芯層折射率1.51，包層折射率1.5的5μm×5μm對稱波導(dǎo))，相交角度為10°時(shí)，串?dāng)_達(dá)到-18dB。為了達(dá)到實(shí)用的-25dB以上，相交角度必須大于14°。此時(shí)，如果最小彎曲半徑為20000μm，傳輸波導(dǎo)間距必須大于594μm，約600μm。下載波導(dǎo)與四根傳輸波導(dǎo)相交后所占區(qū)域，即下載耦合區(qū)區(qū)域?yàn)?800μm×8292μm。如果采用多層耦合技術(shù)，對相交角度沒有限制，傳輸波導(dǎo)間距可以選擇合適的間距，如150μm，這樣，下載波導(dǎo)與四根傳輸波導(dǎo)下載耦合區(qū)區(qū)域?yàn)?50μm×4218μm，面積為平面技術(shù)的13％，長度為平面技術(shù)的51％。因此，采用多層耦合的光開關(guān)陣列，可以大大提高器件的集成度。從而能夠增加器件功能，降低器件成本，提高產(chǎn)品可靠性，并能實(shí)現(xiàn)動態(tài)上下載。


圖1-(A)為本實(shí)用新型縱向剖面示意圖。
圖1-(B)為圖1-(A)的A-A面剖視圖。
圖1-(C)為圖1-(A)的B-B面剖視圖。
圖1-(D)為圖1-(A)的D-D面剖視圖。
圖1-(E)為圖1-(A)的C-C面剖視圖。
圖2表示分層耦合的耦合處結(jié)構(gòu)，圖2(a)為不加光柵的情況；圖2(b)為加光柵時(shí)的情況。
圖3表示將分波器+光開關(guān)陣列+合波器集成到一塊芯片上構(gòu)成集成光交叉復(fù)用系統(tǒng)的技術(shù)方案。
圖4為圖3所表示的技術(shù)方案中傳輸層的結(jié)構(gòu)。
分層耦合見圖2耦合處結(jié)構(gòu)，以波長為λ1的光波下載為例，其中1為傳輸波導(dǎo)，8為下載波導(dǎo)，21為包層，圖2(a)不加光柵時(shí)，波長為λ1的光線35直接從傳輸波導(dǎo)1通過。圖2(b)加光柵時(shí)，波長為λ1的光線35在1中傳播時(shí)受到耦合光柵22的作用耦合到下載波導(dǎo)8，變?yōu)橄螺d光波36。為了減少層之間的串?dāng)_，不同層的波導(dǎo)可以是不同的。在耦合處的光柵可以采用電光、聲光或熱光效應(yīng)來形成。當(dāng)需要進(jìn)行上下載時(shí)，控制信號加在光柵電極上，在上下載層形成光柵，耦合處就可以實(shí)現(xiàn)傳輸層和上下載層之間的耦合，從而實(shí)現(xiàn)上下載。在不需要上下載時(shí)，由于不同層之間的波導(dǎo)不同，幾乎沒有層之間的耦合。
結(jié)合圖1和圖2，對光波的下載和上載予以說明。波長分別為λ1、λ2、λ3、λ4的光波分別進(jìn)入傳輸波導(dǎo)1、2、3、4，若耦合光柵電極16、15、14、13加電，波長分別為λ1、λ2、λ3、λ4的光波將分別耦合進(jìn)下載波導(dǎo)8、7、6、5，完成下載任務(wù)，否則，上下兩層波導(dǎo)間將不耦合；若耦合光柵電極17、18、19、20加電，波長分別為λ1、λ2、λ3、λ4的光波將分別從上載波導(dǎo)9、10、11、12耦合進(jìn)傳輸波導(dǎo)1、2、3、4，完成上載任務(wù)，否則，上下兩層波導(dǎo)間將不耦合。可見，適當(dāng)控制光柵電極，可以達(dá)到分層動態(tài)上下載的目的。
圖3給出分波器+光開關(guān)陣列+合波器集成為光交叉復(fù)用系統(tǒng)的技術(shù)方案，其中，傳輸層的分波器30和合波器32采用波導(dǎo)陣列開關(guān)(AWG)。當(dāng)含多波長λ1、λ2、λ3、λ4的光信號經(jīng)光纖31和波導(dǎo)陣列開關(guān)分波器30后，由4根波導(dǎo)1、2、3、4直接傳輸至波導(dǎo)陣列開關(guān)合波器32復(fù)用，合波經(jīng)光纖33射出，信號從傳輸波導(dǎo)1、2、3、4上進(jìn)行下載和上載。上下載層與之對應(yīng)區(qū)域稱為耦合區(qū)；上下載層的下載波導(dǎo)5、6、7、8和上載波導(dǎo)9、10、11、12在耦合區(qū)通過下載耦合光柵22、23、24、25和上載耦合光柵26、27、28、29控制下，下載波導(dǎo)8、7、6、5和上載波導(dǎo)9、10、11、12可以與傳輸層的相應(yīng)傳輸波導(dǎo)1、2、3、4耦合，從而實(shí)現(xiàn)分層上下載。注意，圖中，5、6、7、8、9、10、11、12在上下載層，其它在傳輸層。
圖4為圖3所示技術(shù)方案傳輸層的結(jié)構(gòu)，圖中4個橢圓形為羅蘭圓(圓形平板波導(dǎo))。
權(quán)利要求1.一種多層耦合的光開關(guān)陣列，由傳輸波導(dǎo)，上、下載波導(dǎo)和耦合光柵構(gòu)成，其特征在于該多層耦合的光開關(guān)陣列結(jié)構(gòu)上分為兩層，傳輸波導(dǎo)有M條，在傳輸層內(nèi)平行排列，垂直對應(yīng)每條傳輸波導(dǎo)在另一上、下載層內(nèi)有上載波導(dǎo)和下載波導(dǎo)，各條傳輸波導(dǎo)和其上載波導(dǎo)、下載波導(dǎo)之間通過耦合光柵進(jìn)行耦合，M≥2。
2.如權(quán)利要求1所述的多層耦合的光開關(guān)陣列，其特征在于所述耦合光柵可以采用電光、聲光或熱光效應(yīng)動態(tài)形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多層耦合的光開關(guān)陣列，其特征在于所述傳輸層內(nèi)傳輸波導(dǎo)兩端可分別連接分波器和合波器，再與另一上下載層上、下載波導(dǎo)以及耦合光柵集成，構(gòu)成光分叉復(fù)用器件。
專利摘要一種多層耦合的光開關(guān)陣列,屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及用于多路光波上、下載的器件,采用多層耦合的方式,解決平面集成技術(shù)中耦合器彎曲的問題,減少對基片尺寸的要求,從而降低產(chǎn)品成本,提高可靠性。該光開關(guān)陣列結(jié)構(gòu)上分為兩層,傳輸波導(dǎo)有M條,在傳輸層內(nèi)平行排列,垂直對應(yīng)每條傳輸波導(dǎo)在另一上下載層內(nèi)有上載波導(dǎo)和下載波導(dǎo),各條傳輸波導(dǎo)和其上、下載波導(dǎo)之間通過耦合光柵進(jìn)行耦合。所述耦合光柵可以采用電光、聲光或熱光效應(yīng)動態(tài)形成;所述傳輸層內(nèi)傳輸波導(dǎo)兩端可分別連接分波器和合波器,再與另一上下載層上、下載波導(dǎo)以及耦合光柵集成,構(gòu)成光分叉復(fù)用器件。
文檔編號G02B6/34GK2497328SQ01251878
公開日2002年6月26日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者許振鄂, 朱大慶, 陸冬生, 張立國 申請人:華中科技大學(xué)