專利名稱：低損耗分支耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)元件信號(hào)波導(dǎo)功分技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低損耗分支耦合器。
背景技術(shù)：
分支耦合器是制造功分器、M-Z干涉儀、混合集成光轉(zhuǎn)換器件的基本結(jié)構(gòu)單元，它可用多種材料制造，在眾多的波導(dǎo)材料中，硅基底上的二氧化硅波導(dǎo)因具有較低的傳播損耗和高光纖耦合效率，在光集成器件制作中被廣泛應(yīng)用，而其結(jié)構(gòu)一般由輸入波導(dǎo)1、分支波導(dǎo)2和輸出波導(dǎo)3組成。在實(shí)際應(yīng)用中所有的Y分支耦合器按輸出光能量比可以分為對(duì)稱輸出和非對(duì)稱輸出兩類，在對(duì)稱輸出時(shí)，則要求同時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)盡可能低的附加損耗；而在非對(duì)稱輸出時(shí)，則要求同時(shí)具有低的附加損耗和大的分光比可調(diào)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)稱輸出狀態(tài)時(shí)的低附加損耗，人們采取了增加制造復(fù)雜性或提高制造工藝要求等方式；而對(duì)非對(duì)稱輸出的情況，人們也研究了一些改進(jìn)結(jié)構(gòu)的方案，但結(jié)果是在增大分支輸出比范圍時(shí)，同時(shí)也增大了附加損耗；由于制造光集成器件存在著常規(guī)的工藝誤差或?yàn)榱酥谱鞴に嚨姆奖?，使得按常?guī)工藝制作的分支波導(dǎo)的兩分支之間形成的夾角并不是一個(gè)完美的尖角，而是存在有一定的間距4，這就大大影響了傳統(tǒng)分支波導(dǎo)的性能參數(shù)，如附加損耗以及級(jí)聯(lián)分支耦合器的均勻性等。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決Y分支耦合器所存在的兩分支夾角之間有一定間距所帶來的性能指標(biāo)(如附加損耗及級(jí)聯(lián)中的均勻性等)問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案解決的它包括輸入波導(dǎo)、分支波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)，其特征在于所述的輸入波導(dǎo)與分支波導(dǎo)之間設(shè)有多模波導(dǎo)，三者聯(lián)接成一體。由于在本發(fā)明中設(shè)置了多模波導(dǎo)，在對(duì)稱情況下，光從輸入波導(dǎo)進(jìn)入多模波導(dǎo)后，多模波導(dǎo)能夠改變光波場(chǎng)的分布，從而減少了光耦合到分支波導(dǎo)的損耗；在非對(duì)稱輸出情況下，通過側(cè)向移動(dòng)輸入波導(dǎo)的位置，則進(jìn)入多模波導(dǎo)的光波能激起多模波導(dǎo)奇對(duì)稱本征模，因奇對(duì)稱本征模與偶對(duì)稱本征模的相互干涉，在多模波導(dǎo)的輸出端會(huì)形成波光場(chǎng)的非對(duì)稱分布，當(dāng)耦合到分支波導(dǎo)時(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)耦合器的非對(duì)稱輸出。因此，本發(fā)明具有能在輸出對(duì)稱時(shí)實(shí)現(xiàn)低附加損耗；而在輸出非對(duì)稱時(shí)能實(shí)現(xiàn)低附加損耗的同時(shí)具有大的分光比的優(yōu)點(diǎn)，為低損耗分支波導(dǎo)耦合器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。


圖1為傳統(tǒng)Y分支耦合器結(jié)構(gòu)示意2為傳統(tǒng)Y分支耦合器分支尖角的結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參照附圖本發(fā)明包括輸入波導(dǎo)5、分支波導(dǎo)8和輸出波導(dǎo)9，所述的輸入波導(dǎo)5與分支波導(dǎo)8之間設(shè)有多模波導(dǎo)7，三者聯(lián)接成一體，在輸入波導(dǎo)5上設(shè)有一個(gè)錐形波導(dǎo)6，為減少損耗，該錐形輸入波導(dǎo)6與多模波導(dǎo)7相連處的寬度相近，在分支波導(dǎo)8之間有一定的間距12，分支波導(dǎo)8與輸出波導(dǎo)9形成的曲線呈余弦函數(shù)曲線狀。
由于在多模波導(dǎo)7中至少存在兩個(gè)激勵(lì)的本征模，因此，多模波導(dǎo)7的寬度11應(yīng)當(dāng)滿足以下公式Wm≥λ/nc2+ns2---(1)]]>此處λ是真空中的波長(zhǎng)，nc2，ns2分別是波導(dǎo)芯層與覆層的等效折射率。在多模波導(dǎo)7傳輸?shù)哪Ｊ街?，基模和二階本征模占主要權(quán)重，因此，選擇多模波導(dǎo)7的長(zhǎng)度10應(yīng)當(dāng)滿足以下公式Lm＝Nπ/(β0+β2)(2)公式(2)中的β0，β2分別是基模和二階本征模的傳播常數(shù)，N奇數(shù)。
在本發(fā)明中設(shè)置了多模波導(dǎo)7作為Y分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的過度區(qū)，而在輸入波導(dǎo)5上設(shè)置了錐形波導(dǎo)6，該錐形波導(dǎo)6起到聯(lián)接多模波導(dǎo)7的作用，由模式傳播分析(MPA)可以得知，對(duì)于特定的多模波導(dǎo)7的寬度，當(dāng)輸入波導(dǎo)的寬度增加時(shí)，被激勵(lì)的低階本征模的權(quán)重增加，因此輻射損耗降低。至于錐形波導(dǎo)6與多模波導(dǎo)7的具體寬度可以通過束傳播數(shù)值模擬方法計(jì)算求得。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、制作方便，它實(shí)現(xiàn)了在對(duì)稱輸出情況下低附加損耗、在非對(duì)稱輸出情況下實(shí)現(xiàn)了低附加損耗下大的分光比，本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想不僅僅適用于二氧化硅光波導(dǎo)的功分器件，為低損耗分支波導(dǎo)耦合器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。
權(quán)利要求
1.一種低損耗分支耦合器，包括輸入波導(dǎo)(5)、分支波導(dǎo)(8)和輸出波導(dǎo)(9)，其特征在于所述的輸入波導(dǎo)(5)與分支波導(dǎo)(8)之間設(shè)有多模波導(dǎo)(7)，三者聯(lián)接成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗分支耦合器，其特征在于所述的輸入波導(dǎo)(5)上設(shè)有一個(gè)錐形波導(dǎo)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低損耗分支耦合器，其特征在于所述錐形波導(dǎo)(6)與多模波導(dǎo)(7)相連處的寬度相近。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗分支耦合器，其特征在于所述的分支波導(dǎo)(8)之間有一定的間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗分支耦合器，其特征在于所述的分支波導(dǎo)(8)與輸出波導(dǎo)(9)所形成的曲線呈余弦函數(shù)曲線狀。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)元件信號(hào)波導(dǎo)功分技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低損耗分支耦合器。它包括輸入波導(dǎo)、分支波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)，其特征在于所述的輸入波導(dǎo)與分支波導(dǎo)之間設(shè)有多模波導(dǎo)，三者聯(lián)接成一體。由于在本發(fā)明中設(shè)置了多模波導(dǎo)，因而具有能在對(duì)稱輸出對(duì)稱時(shí)實(shí)現(xiàn)低附加損耗；而在輸出非對(duì)稱時(shí)能實(shí)現(xiàn)低附加損耗的同時(shí)具有大的分光比的優(yōu)點(diǎn)，為低損耗分支耦合器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。
文檔編號(hào)G02B6/26GK1425931SQ0210265
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者王謙, 何賽靈 申請(qǐng)人:王謙, 何賽靈