[發(fā)明專利]光功率穩(wěn)定分光元件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610100621.2
• 申請(qǐng)日: 2006-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101097276A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張世軍;黃英杰;倪其鈺;陳永睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G02B6/26
• 分類號(hào): G02B6/26;G02B6/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 馬高平;楊梧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分光技術(shù)，且特別涉及一種分光率穩(wěn)定型光耦合器。

背景技術(shù)

在信息交流密集的日常生活中，光通訊也是通訊的主要方式之一。而分光元件是在光通訊元件中的重要元件之一，目前已例如被廣泛的應(yīng)用于高密度分波多任務(wù)(Dense?Wavelength?Division?Multiplexing，DWDM)系統(tǒng)及元件中，例如塞入/擷取多任務(wù)器(Add/Drop?Multiplexer)、頻道交錯(cuò)濾波器(Interleave?Filter)、熱光開(kāi)關(guān)(Thermo-Optical?Switch)等。分光元件主要提供分光、分波的功能。一般較普遍的是采用方向耦合器(directional?coupler，DC)為基本架構(gòu)，其更例如是3dB光耦合器，具有50％∶50％的分光比。

圖1顯示傳統(tǒng)的3dB光耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖1，光耦合器有兩個(gè)光臂(或是光波導(dǎo))，有兩個(gè)輸入端10、12以及兩個(gè)輸出端16、18。兩個(gè)光臂有一耦合部分14。輸入的光從輸入端10、12中的任一個(gè)輸入而通過(guò)耦合部分14，光能量會(huì)從一光臂耦合到另一光臂。如此、輸入的光會(huì)依照耦合部分14的耦合系數(shù)(coupling?ratio)被分成二光量，同時(shí)從輸出端16、18輸出。對(duì)于3dB光耦合器而言，其耦合系數(shù)κ(coupling?ratio)是50％∶50％，因此輸入的光會(huì)被分成二等分而從輸出端16、18輸出。也就是說(shuō)，耦合系數(shù)決定分光的功率。

然而耦合系數(shù)除了取決于設(shè)計(jì)參數(shù)外，由于制造工藝上的誤差，也會(huì)改變耦合系數(shù)。例如、如果耦合系數(shù)有5％的誤差，則分光功率值會(huì)變?yōu)?.475∶0.525。換句話說(shuō)，除非制造設(shè)備非常良好，否則很難達(dá)到元件的設(shè)計(jì)要求。

方向光耦合器的光波導(dǎo)長(zhǎng)度，其由于制造工藝造成的誤差可以利用外加熱方式來(lái)補(bǔ)償，而耦合系數(shù)的誤差仍沒(méi)有有效的方式來(lái)改善。因此，傳統(tǒng)的分光器在設(shè)計(jì)與實(shí)際操作上往往會(huì)有很大誤差。如果其應(yīng)用在其它元件上，也會(huì)影響其元件所預(yù)期的特性。然而，不同分光比的分光元件已廣泛應(yīng)用在高密度分波多任務(wù)(DWDM)的元件中。因此，制造或設(shè)計(jì)者仍積極尋求可實(shí)際應(yīng)用于平面光波導(dǎo)元件，并且能提高制造工藝容忍度的分光耦合器是基本且重要的課題。

美國(guó)專利第6735358號(hào)文件中提出一種解決方式。圖2顯示傳統(tǒng)光耦合器的架構(gòu)示意圖。參閱圖2，傳統(tǒng)光耦合器是由三個(gè)分光單元100、110、112所組成。每個(gè)分光單元例如分光單元100是由三個(gè)耦合單元102以及兩個(gè)延遲單元104所組成，其中三個(gè)耦合單元102的耦合系數(shù)皆不同。第一個(gè)分光單元100的二輸出端106與108分別輸入到分光單元110與112。如此，當(dāng)制造工藝有10％誤差時(shí)，訊號(hào)比仍達(dá)到20dB。然而，如何提升分光功率，進(jìn)而提升對(duì)制造工藝的容忍度沒(méi)有提出解決方法。

另外，圖3顯示傳統(tǒng)另一種光耦合器的架構(gòu)示意圖。圖3是日本專利第2001241370號(hào)文件所提出的方式。此光耦合器包括四個(gè)相同耦合系數(shù)κ的分光單元以及三個(gè)延遲單元。此三個(gè)延遲單元分別有λ/4、ΔL、-λ/4的特征延遲量，其中ΔL是可調(diào)整的。由于ΔL的設(shè)置，再配合特定的λ/4與-λ/4的特征延遲量。此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)可以降低制造工藝誤差對(duì)輸出功率的影響。

然而，前述的傳統(tǒng)光耦合器的設(shè)計(jì)，雖然有其設(shè)計(jì)的效果，但如何提升光耦合器的設(shè)計(jì)仍需要繼續(xù)研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種光耦合元件，至少可以達(dá)到提升分光器對(duì)制造工藝容忍度的效果，可以例如提供一分光率穩(wěn)定的效果。

本發(fā)明提出一種光耦合元件，包括至少一個(gè)第一種延遲光路，具有一延遲量；至少一個(gè)第二種延遲光路，具有一基本延遲量以及一可調(diào)延遲量；以及多個(gè)分光單元。通過(guò)所述多個(gè)分光單元以串聯(lián)方式連接所述第一種延遲光路與所述第二種延遲光路，且連接于一輸入端及一輸出端之間，可得到穩(wěn)定的一等效耦合系數(shù)。另外，通過(guò)該可調(diào)延遲量的設(shè)定，可得到任意所要且穩(wěn)定的等效耦合系數(shù)。

依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，于前述光耦合元件中，所述多個(gè)分光單元例如是方向光耦合器或是分光元件。

依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，于前述光耦合元件中，所述多個(gè)分光單元的多個(gè)耦合系數(shù)例如是大致上相等值，或是有不同值。

依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，于前述光耦合元件中，所述第一種延遲光路的所述延遲量以及所述第二種延遲光路的所述基本延遲量例如是大致上相等值，或是有不同值。

依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，于前述光耦合元件中，例如所述第一種延遲光路的數(shù)量為一個(gè)，所述第二種延遲光路的數(shù)量為一個(gè)，以及所述多個(gè)分光單元的數(shù)量為三個(gè)。