[發(fā)明專利]光折變長周期波導光柵濾波器及其制作方法

無效

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• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102590951A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 張明;陳劉偉;王東旭;樂孜純
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34;G02B6/02;G02B6/13
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發(fā)明涉及集成光學領域與光通信無源器件領域，尤其涉及光折變長周期波導光柵濾波器及其制作方法。

背景技術

光柵濾波器的功能是在多波長的輸入光信號中，根據(jù)需要選擇出特定波長的光信號，是實現(xiàn)大容量、高速率全光網(wǎng)通信的關鍵節(jié)點器件，在WDM光網(wǎng)絡系統(tǒng)中有著廣泛的應用。

基于光柵結構的光濾波器按其光柵周期可分為布拉格光柵光濾波器和長周期光柵光濾波器。布拉格光柵濾波器顯帶阻特性，反射的中心波長是布拉格波長，布拉格波長滿足λ＝2nΛ，n表示光纖纖芯(波導)的平均折射率，Λ為光柵周期。長周期光柵濾波器則顯帶通特性，將波長滿足相位匹配條件的光從光纖纖芯(波導)中耦合到包層中，其余波長的光繼續(xù)在光纖纖芯(波導)內(nèi)傳播。

基于光柵結構的光濾波器按其光柵的制作方法又可分為激光直寫光柵、光刻光柵、聲光調制光柵、電光調制光柵和熱光調制光柵。激光直寫光柵濾波器利用大功率脈沖激光，在包層上直接刻出光柵；光刻光柵濾波器通過在波導上旋涂光刻膠，然后用掩膜板蓋在光刻膠層之上，再用激光照射，殘留的光刻膠就形成光柵。用上述兩種方法制作的光柵難以擦除，因此材料不能重復利用。聲光調制光柵濾波器是利用晶體的聲光效應通過超聲波使晶體折射率產(chǎn)生周期性的改變以形成布拉格光柵；電光或熱光調制光柵濾波器利用晶體的電光或熱光效應，通過在波導上加裝電極插指或熱片插指(插指的間隙就是光柵周期Λ)，然后施加電壓或控制溫度來制作折射率光柵。以上三種方法都需在波導上加裝精細的裝置，使整個制作工藝變得復雜。

總之，目前的光柵濾波器存在著結構復雜、制作困難和材料重復利用率低等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的光柵濾波器的結構復雜、制作困難和材料重復利用率低的不足，本發(fā)明提供一種簡化結構、制作方便、材料重復利用率較高的光折變長周期波導光柵濾波器及其制作方法。

為了解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種光折變長周期波導光柵濾波器，包括輸入尾纖和輸出尾纖，所述光折變長周期波導光柵濾波器還包括光折變長周期波導光柵，所述光折變長周期波導光柵包括基底，所述基底為X或Y切Z傳的LiNbO₃晶體，所述基底上設置包層，所述包層上設置Z向布置的單模波導，所述單模波導上制作光折變?nèi)⒐鈻牛鰡文２▽У膬蓚€端面分別與所述輸入尾纖和輸出尾纖連接。

進一步，所述單模波導的兩個端面分別與所述輸入尾纖和輸出尾纖粘合固定連接。

再進一步，所述單模波導的兩個端面分別與所述輸入尾纖和輸出尾纖通過夾具固定連接。

更進一步，利用有效折射率法確定單模波導和包層的幾何尺寸、導模參數(shù)和有效折射率。

根據(jù)單模波導的有效折射率和包層的有效折射率，利用長周期波導光柵的相位匹配條件，確定對應各個濾波波長時的光柵周期，采用雙光束干涉方法制作出全息光折變光柵。

一種光折變長周期波導光柵濾波器的制作方法，所述制作方法包括以下步驟：

步驟1鈮酸鋰基底單模波導的制作：

步驟1a：用有效折射率法確定出在通訊波段單模工作的鈦擴散波導的幾何尺寸、導模的參數(shù)，并計算出各個需要濾波的波長λ_0，m下的導模的有效折射率N_co，m(m＝1，2，3…)；

步驟1b：用有效折射率法確定步驟1a中包層的幾何尺寸，使其只存在一階包層模式，并計算出在各個諧振波長λ_0，m下，包層模式的有效折射率N_cl，1，m(m＝1，2，3…)；

步驟1c：以鈮酸鋰晶體為基底，利用鈦擴散工藝，經(jīng)過第一次擴鈦形成所述的包層，再經(jīng)第二次擴鈦形成所述的單模波導；

步驟2光折變長周期波導光柵的制作：

步驟2a：根據(jù)單模波導的有效折射率N_co，m和包層的有效折射率N_cl，1，m，利用長周期波導光柵的相位匹配條件λ_0，m＝(N_co，m-N_cl，1，m)Λ_m，確定對應各個濾波波長λ_0，m時的光柵周期Λ_m；

步驟2b：采用雙光束干涉方法制作光折變光柵，其光柵周期滿足λ_w為寫入光波長，θ_m為針對各個濾波波長λ_0，m時的寫入角度，然后利用步驟2a中得到的Λ_m計算出θ_m；