[實用新型]基于多模干涉器反射鏡的反射式陣列波導光柵

有效

• 申請號: 201220315061.3
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN202870343U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 黃華茂;胡海英
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型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

陣列波導光柵基于平面光波導技術，具有波長間隔小、通道數大、通道損耗均勻、尺寸小、易于集成、便于批量生產等優點，被認為是最適合用于大容量的密集波分復用系統的關鍵器件。陣列波導光柵的小型化一直是一個重要的研究課題。?

目前應用最為廣泛的陣列波導光柵基于硅基二氧化硅材料系統，典型尺寸在10cm²數量級。隨著大規模集成器件的發展，器件的小型化是必然趨勢。增大波導芯層和包層的折射率差可將光限制在更小的波導內，在相同的彎曲損耗下可減小波導的彎曲半徑，在相同的串擾下可減小陣列波導的間隔，從而減小器件的尺寸。在基于硅納米線的陣列波導光柵中，典型尺寸約為100μm²量級。?

圖1是一個典型的4×4的硅納米線陣列波導光柵。其工作原理可描述如下。某一波長的光從輸入波導1輸入，在輸入耦合器2中發生衍射，擴束后的衍射光耦合進含有N個波導的陣列波導3。在陣列波導3中，各相鄰波導的幾何長度依次遞增，在其中傳輸的光的相位也依次發生偏移。這N束不同相位的光在輸出耦合器4中發生干涉，若在相長干涉的聚焦點處放置輸出波導5，則該波長的光從輸出波導5輸出。對于一束包含多個波長的光，其傳輸過程類似，由于在陣列波導3中發生的相位偏移是波長的函數，不同波長的光發生相長干涉的聚焦點的位置也不同，只要在相應的聚焦點放置輸出波導5即可輸出不同波長的光。這樣即可實現解復用功能：從某一通道輸入復合光，不同波長的光束分別從不同的通道輸出。由于光路可逆，只要將輸入端口和輸出端口反過來用，就可以實現復用功能：從不同通道輸入的不同波長的光束，從同一通道輸出。?

由于陣列波導光柵的結構關于陣列波導3的中心線對稱，可以在中心線處加入反射鏡6，構成如圖2所示的反射式陣列波導光柵。反射式陣列波導光柵的陣列波導3的長度減少至原來的一半，輸入波導1和輸出波導5位于陣列波導3的同一側，且輸入耦合器2和輸出耦合器4重合。這種結構不僅減少了單個陣列波導光柵所占的面積，可在一個晶圓上生產更多數量的芯片，而且減少了寬度較窄的陣列波導3的長度，提高了器件制備的效率和良率。?

反射鏡是反射式陣列波導光柵的一個要點。目前已有文獻公布的方案包括金屬反射鏡、多層介質薄膜反射鏡、布拉格光柵反射鏡和光子晶體反射鏡。?

金屬反射鏡是在陣列波導3的端面鍍金屬薄膜，例如Cr-Au薄膜。多層介質薄膜反射鏡是在陣列波導3的端面鍍多層介質薄膜，例如SiO₂/TiO₂多層薄膜。這兩種反射鏡都需要將陣列波導3的端面進行研磨、拋光、鍍膜等多道工藝，不僅工藝復雜，價格昂貴，而且末端反射面的平整度和粗糙度對AWG的損耗、信道串擾和傳輸譜寬等性能影響很大。?

布拉格光柵反射鏡是在陣列波導3的末端制備布拉格光柵。由于布拉格光柵具有較高的色散，因此這種反射鏡只適用于較窄的波長范圍。?

光子晶體反射鏡是在陣列波導3的末端制備尺寸小于300nm的周期分布的孔，而且孔與孔之間的間隙小于200nm，利用光子晶體的禁帶效應進行反射。這種結構的制作精度很高，對設備和操作人員的要求都高，不適于工業化生產。??

實用新型內容

本實用新型目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供基于多模干涉器反射鏡的反射式陣列波導光柵，本實用新型的反射式陣列波導光柵完全兼容平面光波導工藝、反射鏡對波長和制作誤差不敏感、陣列波導布局靈活，具體技術方案如下。?

基于多模干涉器反射鏡的反射式陣列波導光柵，其包括輸入波導、耦合器、陣列波導、反射鏡和輸出波導，輸入波導和輸出波導位于耦合器的同一側，陣列波導位于耦合器的另一側；所述陣列波導由多根納米線波導組成，每一根納米線波導的一端與耦合器相連，每一根納米線波導的另一端均各自連接一個反射鏡。?

上述的反射式陣列波導光柵中，所述反射鏡是由多模干涉器和環型波導構成的平面波導結構。?

上述的反射式陣列波導光柵中，所述多模干涉器包括一根單模輸入波導、兩根單模輸出波導和一個多模波導，單模波導與多模波導之間采用模式變換器；所述輸入波導的一端通過一個模式變換器與多模波導的一端相連，另一端與陣列波導中的一根納米線波導相連；所述兩根單模輸出波導均有一端各自通過一個模式變換器與所述多模波導的另一端相連，其中一根單模輸出波導的另一端與環型波導的一端相連，另一根單模輸出波導的另一端與環型波導的另一端相連。?