[發明專利]平面波導型單纖雙向波分復用器

無效

• 申請號: 201310021410.X
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103941344A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 陳谷紅
• 申請（專利權）人: 宜興新崛起光集成芯片科技有限公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種平面波導型單纖雙向波分復用器，屬于集成光學技術領域。

背景技術

目前光纖到戶(FTTH)網絡系統在分配上主要采用無源光網絡(PON)方式，下行信號采用廣播方式，分成完全相同的多路信號分別傳到各個光網絡終端(ONU)；上行數據傳送則采用時分多點接入技術，各個光網絡終端在分配給它的時隙內順序發送，光分路器集中數據統一傳向光線路終端。現有單纖雙向波分復用器存在二個方面的問題：首先，現有器件一般都只是雙信道，如果要用于光纖到戶的電視、語音和數據“三網融合”的網絡系統，在技術上有局限性，難以實現真正意義上的“單纖雙向”、“三網融合”。其次，現有器件一般是采用傳統的熔融拉錐工藝制作的，產品制作工藝難度較大、穩定性和可靠性不夠高，不適合大批量生產，而且集成度低，損耗比較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種包括三個方向耦合器，一個馬赫-澤德干涉儀的三段式混合串/并聯單纖雙向三信道結構，結合上行突發模式和下行連續模式的雙向數據傳輸方式的波分/解波分復用器，特別適用于電視、語音和數據“三網融合”的光纖到戶場合，能為廣播電視網、電信網和互聯網的“三網融合”無源光網絡(PON)系統提供核心硬件技術，提高光信號的傳送效率。

本發明的方案是設計一個采用硅基沉積二氧化硅的半導體加工技術和工藝制作的平面光波導，波導光芯沉積于硅基晶圓上，并置于折射率和厚度都不同于光芯的二氧化硅襯墊和覆蓋包層中，其襯墊和覆蓋包層的折射率略小于光芯的折射率，厚度則是光芯厚度的二到三倍；該平面波導光路結構特征是：針對特定波長設計的前段耦合器、中間耦合器、馬赫-澤德干涉儀、末段耦合器組成具有分離，耦合，濾波功能的三段式混合串/并聯單纖三信道結構的波分/解波分復用器。

本發明與現有技術比較具有如下優點：

1由于采用硅基沉積二氧化硅的半導體加工技術和工藝制作，克服了傳統的熔融拉錐工藝制作的器件在生產工藝和器件性能上存在的穩定性和可靠性問題，提高了器件的生產效率和性能，使器件適合大批量生產，而且體積小、重量輕、集成度高、成本低。

2由于設計采用了三段式混合串/并聯，單纖雙向三信道結構，克服了普通單纖雙向雙信道波分復用器在光纖到戶應用上的局限性，擴大了器件的應用范圍，提高了器件的工作效率。

附圖說明

本發明有如下附圖：

圖1是本發明三段式混合串/并聯單纖三信道雙向波分復用器的結構示意框圖

圖2是本發明三段式混合串/并聯單纖三信道雙向波分復用器的原理簡圖

圖3是本發明平面光波導加工過程中的截面結構示意圖

其中：圖3-1硅基晶圓??圖3-2沉積未摻雜的二氧化硅下包層

圖3-3沉積摻鍺的二氧化硅芯層??圖3-4鉻層??圖3-5光刻膠影像

圖3-6刻蝕鉻層??圖3-7二氧化硅芯層的精密刻蝕

圖3-8去除光刻膠和鉻層??圖3-9沉積摻硼和磷的二氧化硅覆蓋包層

圖中1.前段耦合器??2.馬赫-澤德干涉儀??3.中間耦合器??4.末段耦合器

5.光纖傳輸端口??6.波長1310nm上行波段數據傳輸信號用戶端口

7.波長1490nm下行波段數據傳輸信號用戶端口

8.波長1550nm下行波段有線電視廣播信號用戶端口??9.前段耦合器

10.中間耦合器??11.末段耦合器??12.硅基晶圓??13.襯墊(二氧化硅下包層)

14.波導光芯(二氧化硅芯層)??15.鉻層??16.光刻膠影像

17.摻硼和磷的二氧化硅覆蓋包層

具體實施方式

下面結合附圖闡述本發明的具體實施方式：

本發明是采用硅基沉積二氧化硅的半導體加工技術和工藝制作而成的，如圖3-9平面光波導截面結構示意圖所示，由硅基晶圓(12)，襯墊(13)，波導光芯(14)以及覆蓋包層(17)構成，其工藝步驟為：

1.采用等離子氣相沉積法，在硅基晶圓(12)上，沉積襯墊(13)，如圖3-2所示

2.采用等離子氣相沉積法，在襯墊(13)上，沉積波導光芯(14)，如圖3-3所示

3.經過高溫退火后，在波導光芯(14)上，濺射一層鉻(15)，如圖3-4所示

4.涂覆一層光刻膠，在掩模板下通過光刻機完成光刻膠的光刻，形成光刻膠影像，如圖3-5所示

5.利用反應離子刻蝕技術，刻蝕鉻層，形成如圖3-6所示的結構示意圖