[實用新型]一種集成型光分路器結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220414465.8
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN202929242U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 肖金標;郭平;許大信;胥愛民;魯仲明
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京華脈科技有限公司
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及一種用于光通信系統(tǒng)、光計算機系統(tǒng)及光子/光電子集成回路的波導型光分路器，屬于集成光學技術領域。

背景技術

光分路器是光通信系統(tǒng)、光計算機系統(tǒng)及集成光學器件的基礎元件，在功分器和光干涉儀中它們被用作光分路器或者合路器，例如光開關、衰減器、調制器。光分路器主要有熔融拉錐型和平面波導型兩種。熔融拉錐型光分路器的生產工藝因固化膠的熱膨脹系數與石英基片、不銹鋼管的不一致，在環(huán)境溫度變化時熱脹冷縮的程度就不一致，此種情況容易導致光分路器損壞。熔融拉錐型光分路器為分立元件，不易于與其它光子器件實現單片集成。

平面波導型光分路器是具有體積小、分路路數多等優(yōu)點，易與波導型濾波器、激光器、探測器等光子器件實現單片集成。目前，平面波導型光分路器主要采用半導體工藝（光刻、腐蝕、顯影）制作，輸出分支間的間隙不能完全消除；并且，隨著材料的折射率差增大，輸出分支之間間隙的相對寬度相應變大，單模波導寬度進一步縮小，而輸出分支之間的最小間隙仍保持不變，如此在單模波導中，輸出分支間的相對寬度進一步變大。因而對于單模波導，高折射率差材料將導致模式匹配度降低，以至于附加損耗增大，進一步增加加工難度，降低器件的良品率，縮小工作波長范圍，不易應用于密集波分復用光網絡中。而在Y分支處引入反射鏡，可以進一步使功分比均勻，但會帶來更大的附加損耗繼而增大插入損耗，一般要采用立體工藝，加工難度大。

實用新型內容

本實用新型提供一種具有結構緊湊、插入損耗低、功分均勻性高且工作波長范圍大的集成型光分路器結構。

本實用新型采用如下技術方案：

一種集成型光分路器結構，包括：襯底，在襯底上設有下包層，在下包層上設有芯層，芯層由輸入波導、錐形波導、第一輸出波導及第二輸出波導組成，輸入波導的輸出端與錐形波導的輸入端連接，錐形波導的輸出端分別與第一輸出波導的輸入端及第二輸出波導的輸入端連接，其特征是，在錐形波導上設有溝槽，并且，溝槽位于錐形波導的中軸線上且與錐形波導的輸出端相鄰。

與現有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點：

在錐形波導處引入溝槽（低折射率區(qū)），提高了模場的匹配度，使集成型光分路器具有功分比均勻、插入損耗低，工作波長范圍大的優(yōu)點。相對于在錐形波導處制作棱鏡或生長低折射率楔區(qū)的光分路器，它的結構緊湊，加工難度低，器件良品率高，拓展了器件的應用領域。

附圖說明

圖1是一種集成型光分路器結構芯層第一個實例的結構圖。

圖2是錐形波導的結構圖。

圖3是錐形波導的橫截面圖。

圖4是錐形波導的縱向截面圖。

圖5是波導的制備工藝流程圖。

圖6是溝槽寬度以及個數與分支輸出能量的關系圖。

圖7是溝槽個數以及分支角度與分支輸出能量的關系圖。

圖8是錐形波導輸入端在工作波長為1.55μm時的模場分布圖。

圖9是錐形波導輸出端在工作波長為1.55μm時的模場分布圖。

圖10是第一輸出波導在工作波長為1.55μm時的輸出模場分布圖。

圖11是第二輸出波導在工作波長為1.55μm時的輸出模場分布圖。

圖12是一種集成型光分路器結構芯層第二個實例的結構圖。

圖13是一種集成型光分路器結構第在工作波長為1.55μm時的光場分布圖。

圖中1.輸入波導，2.錐形波導，3.溝槽，4.第一輸出波導,5.第二輸出波導，6.第一輸出波導與第二輸出波導之間的角度；Ⅰ.襯底，Ⅱ.下包層，Ⅲ.芯層,Ⅳ.上包層。

具體實施方式

一種集成型光分路器結構，包括：襯底Ⅰ，在襯底Ⅰ上設有下包層Ⅱ，在下包層Ⅱ上設有芯層Ⅲ，芯層Ⅲ由輸入波導1、錐形波導2、第一輸出波導4及第二輸出波導5組成，輸入波導1的輸出端與錐形波導2的輸入端連接，錐形波導2的輸出端分別與第一輸出波導4的輸入端及第二輸出波導5的輸入端連接，其特征是，在錐形波導2上設有溝槽3，并且，溝槽3位于錐形波導2的中軸線上且與錐形波導2的輸出端相鄰。在本實施例中，

在下包層Ⅱ及芯層Ⅲ的上表面上設有上包層Ⅳ；溝槽3的數量為1~4條，即：溝槽3的數量為1、2、3或4條。

圖1是本實用新型的第一個實例，由輸入波導1，錐形波導2，第一輸出波導4與第二輸出波導5，溝槽3組成。1.55μm波長的單模光信號從輸入波導1輸入，經錐形波導2，小部分光損耗，剩余部分耦合到第一輸出波導4與第二輸出波導5中。