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一種雙光柵雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復(fù)用器的制造方法

文檔序號(hào):9199615閱讀:538來源:國知局
一種雙光柵雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復(fù)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(fù)用器 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光通信、光傳感、光探測(cè)領(lǐng)域涉及波分復(fù)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(fù)用器。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 波分復(fù)用器是光通信領(lǐng)域與光傳感探測(cè)領(lǐng)域的重要器件之一,在光通信領(lǐng)域,波 分復(fù)用器在無需增加敷設(shè)光線網(wǎng)絡(luò)的情況下實(shí)現(xiàn)幾十倍、幾百倍的信道擴(kuò)容,在光傳感探 測(cè)領(lǐng)域以波分復(fù)用器為核心的微小型光譜分析儀可應(yīng)用于食品安全檢測(cè)、礦井安全檢測(cè)、 大氣水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)檢測(cè)等。
[0003] 平面集成波導(dǎo)復(fù)用器是波分復(fù)用器的主流發(fā)展方向,其中陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide Grating,簡(jiǎn)稱 AWG)型和蝕刻衍射光柵型(Etched Diffraction Grating,簡(jiǎn)稱 EDG)是平面集成波導(dǎo)復(fù)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(fù)用而得 到了廣泛的研宄與應(yīng)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(diǎn),該類型器件無需二次加工,淺刻蝕即可實(shí)現(xiàn)器件功能,工藝難度相對(duì)較低而衍射 效率較高,是近年來研宄的熱點(diǎn)。
[0005] Brouckaert J等人在娃基二氧化娃材料上設(shè)計(jì)了頻帶為I. 5um-l. 6um的Bragg 反射面凹面衍射光柵粗波分復(fù)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(shè)計(jì)了周 期性結(jié)構(gòu)的Bragg橢圓線低級(jí)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(jìn)行了基于絕緣體上硅的微小型集成光波分復(fù)用器的 加工與制作。上述兩個(gè)小組的學(xué)者主要基于1/4波長(zhǎng)的多層介質(zhì)膜理論進(jìn)行Bragg-EDG的 設(shè)計(jì)。重點(diǎn)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(fù)用器。
[0007] 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0008] 一種雙光柵雙波段的Bragg-凹面衍射光柵波分復(fù)用器,包括輸入波導(dǎo)(101)、第 一輸出波導(dǎo)陣列(102)以及第二輸出波導(dǎo)陣列(202);輸入波導(dǎo)(101)的入射端口(105) 和第一輸出波導(dǎo)陣列(102)的出射端口(106)位于第一羅蘭圓上,輸入波導(dǎo)(101)的入射 端口(105)和第二輸出波導(dǎo)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(diǎn);第一羅蘭圓與第一衍射光柵圓的相切處設(shè)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(shè)置第二衍射光柵(204)。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)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(gè)周期的或者多個(gè)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(gè)Bragg-EDG光柵在兩個(gè)波段進(jìn)行衍射分光,達(dá)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(lǐng)域,本發(fā)明可在多波段進(jìn)行衍射分光可 有效解決光通信領(lǐng)域三網(wǎng)融合的問題;在光譜探測(cè)領(lǐng)域,被檢測(cè)物一般需要多個(gè)譜段的特 征譜來分析,應(yīng)用本發(fā)明可對(duì)檢測(cè)物不同譜段的光譜進(jìn)行單次快速檢測(cè),本發(fā)明可應(yīng)用于 醫(yī)療檢測(cè),食品安全檢測(cè),礦井安全監(jiān)測(cè),水環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)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(chǎng)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(dǎo);102為第一輸出波導(dǎo)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(dǎo)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(shí)施方式】】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023] 參見圖1,至圖3,本發(fā)明包括輸入波導(dǎo)101、第一輸出波導(dǎo)陣列102和第二輸出波 導(dǎo)陣列202,輸入波導(dǎo)101的入射端口 105和第一輸出波導(dǎo)陣列102的出射端口 106位于第 一羅蘭圓上,輸入波導(dǎo)101的入射端口 105和第二輸出波導(dǎo)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(diǎn)。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
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