[發(fā)明專利]用于對(duì)波長基本不敏感的混合式器件的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980144916.1
• 申請日: 2009-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN102209922A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·R·多伊爾
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾卡特朗訊美國公司
• 主分類號(hào): G02B6/28
• 分類號(hào): G02B6/28;G02B6/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于處理電磁信號(hào)的器件，更具體而言，涉及混合式電磁處理器件。

背景技術(shù)

諸如混合式光耦合器之類的光學(xué)處理及耦合設(shè)備在業(yè)內(nèi)是已知的。這樣的組件利用具有精心選擇的物理尺寸的元件來執(zhí)行功率分配、組合和其他功能。這些類型的器件通常被構(gòu)建成在特定光頻率上操作。

發(fā)明內(nèi)容

各種實(shí)施方式提供了一種光學(xué)器件，該光學(xué)器件包括自由空間光學(xué)區(qū)以及與之連接的輸入及輸出光波導(dǎo)端部。光波導(dǎo)中的至少一個(gè)在其兩個(gè)分段之間具有橫向偏移。橫向偏移位于靠近自由空間光學(xué)區(qū)之處。

用于對(duì)波長基本不敏感的混合式光學(xué)器件的光學(xué)器件的一些實(shí)施方式解決了現(xiàn)有技術(shù)的某些不足之處。具體而言，在這樣的實(shí)施方式中，橫向偏移產(chǎn)生橫模振蕩，使得器件的波長依賴性相對(duì)于不具有所述偏移的器件而言得以降低。

一種實(shí)施方式的特征為一種裝置。該裝置包括平面集成光學(xué)器件。該平面集成光學(xué)器件具有至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)、自由空間光學(xué)區(qū)以及多個(gè)輸出光波導(dǎo)。光波導(dǎo)端部連接至自由空間光學(xué)區(qū)。至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)在至少一個(gè)輸入光波導(dǎo)的輸入部分與輸出部分的接合端部處在其芯中具有偏移。

附圖說明

通過結(jié)合隨附的附圖考慮以下詳細(xì)描述，可以很容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，在附圖中：

圖1描繪了本領(lǐng)域已知的混合式光學(xué)器件的示例；

圖2描繪了執(zhí)行根據(jù)各種實(shí)施方式的功能的90度對(duì)波長基本不敏感的2x4混合式光學(xué)器件；

圖3圖形地描繪了根據(jù)各種實(shí)施方式的模振蕩分布圖；并且

為便于理解，盡可能地使用相同參考編號(hào)來表示各圖中的相同元件或者具有相似功能的元件。

具體實(shí)施方式

將會(huì)在雙輸入、四輸出(2x4)90度混合式平面光學(xué)器件內(nèi)執(zhí)行的光耦合/處理功能的上下文中說明各種實(shí)施方式。其他實(shí)施方式可能具有不同數(shù)目的光輸入(例如2個(gè)以上的光輸入)以及不同數(shù)目的光輸出。概括而言，這樣的光學(xué)器件(例如，星型耦合器)的波長依賴性可通過構(gòu)建這樣的輸入光波導(dǎo)而得以降低，該輸入光波導(dǎo)具有相對(duì)突變的偏移或者位移，所述偏移或位移引起場在光波導(dǎo)中振蕩，該振蕩將于本文中討論。振蕩周期將隨波長而改變。通過根據(jù)本文所討論的某些實(shí)施方式來控制設(shè)計(jì)參數(shù)，場的移動(dòng)可以適合于大幅降低星型耦合器的波長依賴性。

圖1描繪了本領(lǐng)域已知的平面光學(xué)器件的示例；亦即，星型耦合器100。星型耦合器100為2x4平面光耦合器，其充當(dāng)用于對(duì)光進(jìn)行重新分布(例如，分割和/或組合)的光學(xué)90度平面光學(xué)器件。光學(xué)90度混合是無源器件。第一和第二輸入端口分別接收信號(hào)A和B。第一、第二、第三和第四輸出端口發(fā)射信號(hào)，這些信號(hào)是A與B之間分別具有0、90、180和270度這四個(gè)不同相對(duì)相位的干涉。也就是說，來自第一、第二、第三和第四輸出端口的輸出振幅可分別由(A+B)/2、(A+iB)/2、(A-B)/2和(A-iB)/2來表示，其中i為虛數(shù)。常規(guī)平面星型耦合器的例子的操作例如在I.Kaminow/T.Li，Optical?Fiber?Telecommunications?IVI?Components，Chapter?9?sections?2.4-2.6by?Chris?Doerr，copyright?2002，Elsevier?Science，ISBN：0-12-395172-0這一文件中得到了解釋，在此通過引用而并入其全文。

星型耦合器100包括輸入波導(dǎo)110_1-2、自由空間區(qū)120和輸出波導(dǎo)130_1-4。星型耦合器100還可包括可選的未用的虛擬波導(dǎo)140用以協(xié)助于使得星型耦合器100的光耦合與制造在輸入波導(dǎo)110_1-2和輸出波導(dǎo)130_1-4周圍更加均勻。當(dāng)星型耦合器100充當(dāng)光功分器時(shí)，給定強(qiáng)度的電磁(EM)波(即，光信號(hào))通過輸入波導(dǎo)110_1-2進(jìn)入耦合器100，通過自由空間區(qū)120分散，并且通過輸出波導(dǎo)130_1-4被分離地輸出。

在諸如星型耦合器100之類的現(xiàn)有平面光學(xué)器件中的90度光學(xué)混合是通過下述構(gòu)造而形成的，該構(gòu)造在耦合器內(nèi)EM波通過其而在器件的輸入與輸出之間傳播的不同光路上適當(dāng)?shù)靥峁┕饴烽L度差異。光路長度差異在到達(dá)(并傳播通過)器件的相應(yīng)輸出波導(dǎo)的光波之間產(chǎn)生不同的相對(duì)相位。這些相位差(Δφ)是基于混合式器件的物理尺寸的精確設(shè)計(jì)波長值(λ_d)的函數(shù)。對(duì)于2x4星型耦合器，比如耦合器100，從波導(dǎo)m1至波導(dǎo)m2的Δφ由以下公式表示：