[發明專利]一種基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵

無效

• 申請號: 200710156626.1
• 申請日: 2007-11-02
• 公開（公告）號: CN101158733A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 戴道鋅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;G02B6/26;H04J14/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及平面光波導集成器件領域，特別是涉及反射式陣列波導光柵。

背景技術

波分復用/解復用是一種關鍵的現代光通信技術，實現的功能是：將不同波長的光混合成復合光或將復合光中所包含的各波長的光分離出來。實現這種功能的器件就是波分復用/解復用器件。陣列波導光柵是一種典型的集成型波分復用/解復用器件，傳統的陣列波導光柵依次由輸入波導1、輸入自由傳輸區4、陣列波導3、輸出自由傳輸區5和輸出波導2連接組成(見圖1)，復合光從輸入波導入射，進入自由傳輸區并發散傳輸，然后耦合到波導陣列中的各條波導。相鄰陣列波導存在一定光程差，從而對各波長的光產生不同的位相差，實現光柵的色散功能。經過輸出自由傳輸區后，不同波長的光會聚于陣列波導光柵像面6上的不同點，然后再耦合到對應位置的輸出波導，即可將不同波長的光從不同輸出波導輸出，實現了不同波長的光的分離，這就是波分解復用的功能。反過來，就可以實現波分復用功能。傳統陣列波導光柵的的缺點是尺寸過大，通常為10cm²。陣列波導光柵(AWG)作為重要的DWDM器件，如何進一步減小其尺度是一個重要的研究課題。采用反射式結構可將其總體尺寸減小至少一半。

傳統反射式AWG如圖2所示，包括輸入波導1、輸出波導2、自由傳輸區4和若干條陣列波導3和反射鏡7。輸入波導1和輸出波導2位于自由傳輸區4同一側并與之相連，自由傳輸區4的另一側與各條陣列波導3的一端相連，所有陣列波導3末端平行排布，并與反射鏡7相連。復合光從輸入波導入射，進入自由傳輸區并發散傳輸，然后耦合到陣列波導。各陣列波導中的光能量由反射鏡反射沿陣列波導原路返回。然后，經過自由傳輸區之后，不同波長的光會聚于陣列波導光柵像面上的不同點。最后不同波長的光由對應位置的輸出波導接收，實現了不同波長的光的分離，即波分解復用功能。反過來，就可以實現波分復用功能。但是，在傳統反射式AWG中，其反射鏡通常采用多層增反膜或金屬反射膜(IEEE?Photonics?Technology?Letters，15(10)：1398-1400，2003)來實現，其制備工藝復雜，需要增加多個額外的加工步驟。例如，需要對陣列波導末端進行磨拋處理進而鍍多層增反膜堆。這種結構對波導端面形貌要求很高，因而傳統反射式陣列波導光柵中反射鏡的反射效率很低，從而引入很大的插入損耗。此外，在傳統反射式陣列波導光柵中，通常所有陣列波導共用一個反射面，這就要求所有陣列波導末端平行排布，很大程度上限制了陣列波導布局設計的自由度，不利于器件最優化設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種低插入損耗、制作工藝簡單、設計方便的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵。

為達上述目的，本發明有以下兩種技術解決方案。

方案1：基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵，包括輸入波導、輸出波導、自由傳輸區和若干條陣列波導，其特征是輸入波導和輸出波導位于自由傳輸區同一側，并與自由傳輸區相連，自由傳輸區的另一側與各條陣列波導的一端相連，各條陣列波導的另一端分別連接光子晶體反射鏡。

方案2：基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵，包括輸入波導、輸出波導、自由傳輸區和若干條陣列波導，輸入波導和輸出波導位于自由傳輸區同一側，并與自由傳輸區相連，自由傳輸區的另一側與各條陣列波導的一端相連，各條陣列波導的另一端平行排布并與同一反射鏡垂直相連，其特征是所說的反射鏡是光子晶體反射鏡。

本發明有益的效果是：

1.本發明的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵，由于采用了反射式結構，可使器件總體尺寸減小至少一半，可增加器件產量并降低生產成本，而且可以減小器件面積范圍內的膜層折射率、厚度均勻性對器件性能的影響，從而提高器件性能；

2.本發明的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵，由于采用了光子晶體反射鏡，可以采用制作陣列波導光柵的標準工藝，從而避免了傳統反射鏡所需的端面磨拋及蒸鍍增反膜堆等復雜工藝，使得制備工藝大大簡化。

3.本發明的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵，由于采用了光子晶體反射鏡，可以在很大帶寬范圍內獲得高達99％的反射效率，從而有效避免了傳統反射式陣列波導光柵中反射鏡引入的高插入損耗。

4.本發明的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導光柵，采用方案1，由于光子晶體反射鏡尺寸很小，可以很方便地在各條陣列波導末端各自連接一個光子晶體反射鏡，在設計方面具有更高自由度；

附圖說明

圖1傳統陣列波導光柵結構示意圖；

圖2傳統反射式陣列波導光柵結構示意圖；