[實用新型]基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)光柵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720191857.1
• 申請日: 2007-11-02
• 公開（公告）號: CN201141926Y
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴道鋅
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;H04J14/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及平面光波導(dǎo)集成器件領(lǐng)域，特別是涉及反射式陣列波導(dǎo)光柵。

背景技術(shù)

波分復(fù)用/解復(fù)用是一種關(guān)鍵的現(xiàn)代光通信技術(shù)，實現(xiàn)的功能是：將不同波長的光混合成復(fù)合光或?qū)?fù)合光中所包含的各波長的光分離出來。實現(xiàn)這種功能的器件就是波分復(fù)用/解復(fù)用器件。陣列波導(dǎo)光柵是一種典型的集成型波分復(fù)用/解復(fù)用器件，傳統(tǒng)的陣列波導(dǎo)光柵依次由輸入波導(dǎo)1、輸入自由傳輸區(qū)4、陣列波導(dǎo)3、輸出自由傳輸區(qū)5和輸出波導(dǎo)2連接組成(見圖1)，復(fù)合光從輸入波導(dǎo)入射，進入自由傳輸區(qū)并發(fā)散傳輸，然后耦合到波導(dǎo)陣列中的各條波導(dǎo)。相鄰陣列波導(dǎo)存在一定光程差，從而對各波長的光產(chǎn)生不同的位相差，實現(xiàn)光柵的色散功能。經(jīng)過輸出自由傳輸區(qū)后，不同波長的光會聚于陣列波導(dǎo)光柵像面6上的不同點，然后再耦合到對應(yīng)位置的輸出波導(dǎo)，即可將不同波長的光從不同輸出波導(dǎo)輸出，實現(xiàn)了不同波長的光的分離，這就是波分解復(fù)用的功能。反過來，就可以實現(xiàn)波分復(fù)用功能。傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵的的缺點是尺寸過大，通常為10cm²。陣列波導(dǎo)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(jié)構(gòu)可將其總體尺寸減小至少一半。

傳統(tǒng)反射式AWG如圖2所示，包括輸入波導(dǎo)1、輸出波導(dǎo)2、自由傳輸區(qū)4和若干條陣列波導(dǎo)3和反射鏡7。輸入波導(dǎo)1和輸出波導(dǎo)2位于自由傳輸區(qū)4同一側(cè)并與之相連，自由傳輸區(qū)4的另一側(cè)與各條陣列波導(dǎo)3的一端相連，所有陣列波導(dǎo)3末端平行排布，并與反射鏡7相連。復(fù)合光從輸入波導(dǎo)入射，進入自由傳輸區(qū)并發(fā)散傳輸，然后耦合到陣列波導(dǎo)。各陣列波導(dǎo)中的光能量由反射鏡反射沿陣列波導(dǎo)原路返回。然后，經(jīng)過自由傳輸區(qū)之后，不同波長的光會聚于陣列波導(dǎo)光柵像面上的不同點。最后不同波長的光由對應(yīng)位置的輸出波導(dǎo)接收，實現(xiàn)了不同波長的光的分離，即波分解復(fù)用功能。反過來，就可以實現(xiàn)波分復(fù)用功能。但是，在傳統(tǒng)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(xiàn)，其制備工藝復(fù)雜，需要增加多個額外的加工步驟。例如，需要對陣列波導(dǎo)末端進行磨拋處理進而鍍多層增反膜堆。這種結(jié)構(gòu)對波導(dǎo)端面形貌要求很高，因而傳統(tǒng)反射式陣列波導(dǎo)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(tǒng)反射式陣列波導(dǎo)光柵中，通常所有陣列波導(dǎo)共用一個反射面，這就要求所有陣列波導(dǎo)末端平行排布，很大程度上限制了陣列波導(dǎo)布局設(shè)計的自由度，不利于器件最優(yōu)化設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種低插入損耗、制作工藝簡單、設(shè)計方便的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)光柵。

為達上述目的，本實用新型有以下兩種技術(shù)解決方案。

方案1：基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)光柵，包括輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、自由傳輸區(qū)和若干條陣列波導(dǎo)，其特征是輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)位于自由傳輸區(qū)同一側(cè)，并與自由傳輸區(qū)相連，自由傳輸區(qū)的另一側(cè)與各條陣列波導(dǎo)的一端相連，各條陣列波導(dǎo)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(dǎo)光柵，包括輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、自由傳輸區(qū)和若干條陣列波導(dǎo)，輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)位于自由傳輸區(qū)同一側(cè)，并與自由傳輸區(qū)相連，自由傳輸區(qū)的另一側(cè)與各條陣列波導(dǎo)的一端相連，各條陣列波導(dǎo)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。

本實用新型有益的效果是：

1.本實用新型的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)光柵，由于采用了反射式結(jié)構(gòu)，可使器件總體尺寸減小至少一半，可增加器件產(chǎn)量并降低生產(chǎn)成本，而且可以減小器件面積范圍內(nèi)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.本實用新型的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)光柵，由于采用了光子晶體反射鏡，可以采用制作陣列波導(dǎo)光柵的標準工藝，從而避免了傳統(tǒng)反射鏡所需的端面磨拋及蒸鍍增反膜堆等復(fù)雜工藝，使得制備工藝大大簡化。

3.本實用新型的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)光柵，由于采用了光子晶體反射鏡，可以在很大帶寬范圍內(nèi)獲得高達99％的反射效率，從而有效避免了傳統(tǒng)反射式陣列波導(dǎo)光柵中反射鏡引入的高插入損耗。

4.本實用新型的基于光子晶體反射鏡的反射式陣列波導(dǎo)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(dǎo)末端各自連接一個光子晶體反射鏡，在設(shè)計方面具有更高自由度；

附圖說明

圖1傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)示意圖；