[發明專利]基于狹縫波導的硅基熱無關陣列波導光柵

無效

• 申請號: 200810063048.1
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101308235A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 王翔;肖司淼;王帆;郝寅雷;江曉清;王明華;楊建義
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及光通信器件，特別是涉及一種基于狹縫波導的硅基熱無關陣列波導光柵。

背景技術

陣列波導光柵是密集波分復用全光網絡中重要的無源器件，其分波合波性能，可以應用于許多波長相關的器件中。陣列波導光柵的主要應用領域有：波長復用/解復用器；光路由器；波長選擇器；多波長光源；多波長接收機；光譜分析儀；多波長監測儀；色散補償器等等。

陣列波導光柵的最基本的功能是使入射光中不同波長的光經過光柵聚焦于不同的地方，達到分波的作用。陣列波導光柵是用平面波導實現的光柵器件，通過調整相鄰陣列波導的長度差，可以控制光柵的衍射級數，從而調整光柵的工作波長、自由光譜范圍、角色散等參數。

作為40多年來迅速發展的微電子技術的支柱材料，硅材料(主要是SOI材料)近年來也在集成光子技術中引起越來越多的關注。它的應用領域包括光互連、光通信、光傳感等諸多方面。由于可與標準的CMOS工藝相兼容，具有非常廣闊的市場前景。且成本低廉，便于實現單片集成與片間互連。但作為集成光子技術的新興材料，對它的研究還很不成熟。

基于二氧化硅的陣列波導光柵器件的技術已經相當成熟，但器件的尺寸較大不易集成。利用硅基波導的高折射率差，可以設計出比常規尺寸小得多的硅基陣列波導光柵器件，可是這方面的研究工作才剛剛起步，還存在很多的問題和難點。對于陣列波導光柵器件，波長隨溫度變化的穩定性是很重要的一個指標。由于硅的熱光系數要比二氧化硅的熱光系數高出一個數量級，硅的折射率會隨溫度的變化而產生的漂移比二氧化硅要大得多，所以硅基陣列波導的熱穩定性較差。因此要制作出溫度不敏感的陣列波導光柵，就必須采取一定的措施補償溫度引起波長的漂移。

發明內容

為了克服硅基陣列波導光柵的熱穩定性較差的問題，本發明的目的是提供一種基于狹縫波導的硅基熱無關陣列波導光柵。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案有如下三種：

一、第一種基于狹縫波導的硅基熱無關陣列波導光柵：

包括輸入端光波導、輸出端光波導、兩個平板波導和陣列波導組；所述的兩個平板波導與陣列波導組之間設置了模斑轉換結構，陣列波導組為陣列垂直狹縫波導組。

所述的陣列垂直狹縫波導組的截面為垂直型狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料；或所述的陣列垂直狹縫波導組的截面為垂直脊型狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料。

所述的模斑轉換結構是引入單根硅波導組成的錐形漸變波導對，或者同時引入兩根硅波導組成的錐形漸變波導對，或者引入錐形漸變狹縫波導。

二、第二種基于狹縫波導的硅基熱無關陣列波導光柵：

包括輸入端光波導、輸出端光波導、兩個平板波導和陣列波導組；所述的陣列波導組分為兩個部分，輸入端一側為陣列垂直狹縫波導組，輸出端一側為陣列波導組；所述的第一平板波導和陣列垂直狹縫波導組之間設置了模斑轉換結構；所述的陣列垂直狹縫波導組和陣列波導組之間設置了另一模斑轉換結構。

所述的陣列垂直狹縫波導組的截面為垂直型狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料；或所述的陣列垂直狹縫波導組的截面為垂直脊型狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料。

所述的模斑轉換結構是引入單根硅波導組成的錐形漸變波導對，或者同時引入兩根硅波導組成的錐形漸變波導對，或者引入錐形漸變狹縫波導。

三、第三種基于狹縫波導的硅基熱無關陣列波導光柵：

包括輸入端光波導、輸出端光波導、兩個平板波導和陣列波導組；所述的輸入端光波導和輸出端光波導均為水平型狹縫波導，或者是水平脊型狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料；所述的兩個平板波導為水平平板狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料；所述的陣列波導組為水平型狹縫波導，或者是水平脊型狹縫波導，狹縫填充了負熱光系數的聚合物材料。

本發明具有的有益效果是：