[實用新型]基于光折變長周期波導光柵的光分插復用器

有效

• 申請號: 201320181392.7
• 申請日: 2013-04-11
• 公開（公告）號: CN203287559U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 張明;陳文;全必勝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34;G02B6/293
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及集成光學領域與光通信無源器件領域，尤其涉及基于光折變長周期波導光柵的光分插復用器。

背景技術

在波分復用(WDM)光纖系統中，光分插復用器(OADM)是一個關鍵器件。它從傳輸線路中有選擇性地分下通往本地的特定波長光信號，同時上載本地發往另一節點的特定波長光信號。OADM是實現大容量、高速率全光網通信的關鍵節點器件，在WDM光網絡系統中有著廣泛的應用。

光分插復用器（OADM）的解決方案主要分為基于分立器件型和基于集成器件型兩大類。

基于分立器件的OADM，一般采用分立的透鏡、棱鏡、反射鏡等構成，通過調整光束出射方向來達到分插濾波功能。由于制造容易、成本低，目前已經實現的OADM大多采用分立器件制作。但該類器件體積偏大，實現光束精確對準難度較高，器件的插入損耗較大。

根據所使用材料的不同，已見報道的基于集成技術的OADM主要有三大類：

一種是通過在半導體材料上制作波導或者是微結構來實現光信號的濾波、耦合和分插復用，比如陣列波導光柵和MEMS光開關陣列。此類OADM集成度高，支持的信道數目多。而且，它所使用的制造設備與半導體激光器、半導體微電子器件兼容，因此可實現更高集成度的光電子集成。但不論是制造裝備、制造工藝還是所使用的半導體材料，其成本都很高，而且受目前制作能力的限制，性能也不夠穩定，距實用化還有一段距離。

另一種成本更低的集成OADM是基于光纖器件的。如利用光纖布拉格光柵（FBG）加兩個光環行器實現一種OADM，整個器件插入損耗較低（～1.0dB），但是由于使用了光環行器而使得成本較高。還有一種將長周期光纖光柵（LPFG）應用到OADM中，利用了兩個LPFG間的包層模式耦合實現了一個波長選擇耦合器，從而實現了波長的分插復用。但是，嚴格維持兩根光纖的相對位置對于器件封裝是一個很大的挑戰，也很難通過擴大光纖數量來增加輸出端口數量。

還有一種集成OADM是通過在鈮酸鋰或聚合物材料基底上制作波導或者是微結構來實現的，如聲光可調諧濾波器（AOTF）就是一個極具吸引力的方案，但其具有邊模抑制比低、插入損耗大等缺點，而且同樣存在著制造成本高昂，制造工藝復雜，性能不夠穩定等問題。

迄今為止，雖然已經實現的OADM大多采用分立器件制作，而已見報道的基于集成技術的OADM由于成本高，工藝復雜，性能不穩定等問題，距實用化還有一段距離，但毫無疑問集成化才是光通信器件的發展方向。關鍵是要找到一種制作工藝簡單、成本低廉的集成方案。

發明內容

為了克服現有的基于集成器件的分插復用器結構復雜、制作困難和材料重復利用率低等不足，本實用新型提供一種簡化結構、制作方便、材料重復利用率較高的基于光折變長周期波導光柵的光分插復用器。

為了解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種基于光折變長周期波導光柵的光分插復用器，包括輸入尾纖、輸出尾纖、插入尾纖和分下尾纖。所述基于光折變長周期波導光柵的光分插復用器還包括3條完全相同的光波導。所述3條完全相同的光波導均為單模波導,其中第一波導為主波導，具有兩個完全相同的光折變長周期光柵，分別位于第一波導的左右兩端，且兩個光折變長周期光柵間有一定距離；第二波導具有與第一波導左端完全相同的光折變長周期光柵，且完全對齊；第三波導具有與第一波導右端完全相同的光折變長周期光柵，且完全對齊。

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；所述包層中設置Z向布置的單模波導；所述單模波導上制作光折變光柵。

進一步，所述第一波導的兩端分別與所述的輸入和輸出尾纖粘合固定連接，所述第二波導的右端與所述的分下尾纖粘合固定連接，所述第三波導的左端與所述的插入尾纖粘合固定連接。

進一步，所述第一波導的兩端分別與所述的輸入和輸出尾纖通過夾具固定連接，所述第二波導的右端與所述的分下尾纖通過夾具固定連接，所述第三波導的左端與所述的插入尾纖通過夾具固定連接。

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

更進一步，利用長周期波導光柵的耦合理論，確定波導間的耦合系數，波導間距和光柵長度。

根據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，確定對應各個分下或插入信號波長時的光柵周期，最后采用雙光束干涉方法制作出光折變光柵。