[實用新型]非對稱相位可調馬赫-曾德干涉儀

有效

• 申請號: 201320310935.0
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN203311034U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 孫小菡;蔣衛鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 齊旺

技術領域

本實用新型屬于集成光子器件技術領域，涉及非對稱相位可調馬赫-曾德干涉儀。?

背景技術

馬赫-曾德干涉儀(英文全稱:Mach-ZehnderInterferometer，文中簡稱:MZI)作為相位檢測光路結構已在光傳感、通信系統中得到了廣泛的應用。在光纖通信中MZI通常用來作為光纖波分復用器、光調制器、光開關和波長轉換器等；在光傳感系統中由于MZI靈敏度非常高，可以用來測量電流、電磁場、溫度、壓力等微弱物理量。?

馬赫-曾德干涉儀主要分為三類：第一類是傳統基于分離元件的MZI；第二類是傳統全光纖型MZI；第三種是基于平面光波光路(英文全稱:Planar?Lightwave?Circuit，文中簡稱:PLC)的MZI。?

傳統基于分離元件的MZI由于光學元件的相對位置校正難度較大，會出現無法避免的隨機擾動從而影響其性能。目前，在光譜學和基本量度學方面還有一些應用，但在光傳感、通信系統中的應用卻非常少。?

傳統全光纖型MZI由兩個3dB耦合器和兩個不同長度的臂組成，輸出特性固定。與傳統MZI相比，全光纖型MZI結構簡單、體積小、重量輕、耐腐蝕、靈敏度高、和抗電磁干擾能力強，但是受溫度環境影響較大，從而導致系統性能穩定性低。?

基于PLC工藝的MZI利用半導體工藝制備，具有結構緊湊、可批量制作、穩定性高等優點。其中基于硅上二氧化硅(英文全稱:Silica-on-Silicon，文中簡稱:SoS)工藝的PLC型MZI是首先被應用于光通信、傳感系統中的PLC干涉儀；并且其具有熱穩定、集成高、成本低等特點。但是，PLC型MZI一般兩臂光程差固定，從而限制其輸出特性固定不變，不利于光傳感、通信系統重構多變。?

發明內容

技術問題：本實用新型所要解決的技術問題是：提供了非對稱相位可調馬赫?-曾德干涉儀，該干涉儀可以實現相位精細可調，且結構緊湊、簡單和穩定性高。同時，本實用新型還提供該干涉儀的制備方法，該制備方法簡單、成本低、可批量制作。?

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：?

非對稱相位可調馬赫-曾德干涉儀，該干涉儀包括：平面光波光路PLC芯片和外接導光臂，所述平面光波光路PLC芯片包括：硅襯底，在硅襯底上設有二氧化硅緩沖層，在二氧化硅緩沖層上設有波導層，波導層上設有覆蓋層。所述波導層包括輸入級3dB耦合器、一個長度固定臂及輸出級3dB耦合器，所述長度固定臂的兩端分別與輸入級3dB耦合器的下輸出端口、輸出級3dB耦合器的下輸入端連接，在輸入級3dB耦合器的上輸出端口上設有第一開放臂且與第一開放臂的一端連接，在輸出級3dB耦合器的上輸入端上設有第二開放臂且與第二開放臂的一端連接，所述外接導光臂的兩端分別與第一開放臂的另一端、第二開放臂的另一端連接。所述外接導光臂為單模光纖或者為摻雜光纖。?

由輸入級3dB耦合器端的上輸入端口或者下輸入端口輸入一定頻率范圍的信號，經過3dB耦合器多模干涉效應從輸入級3dB耦合器端的上輸出端口和者下輸入端口輸出相位差為90°的光信號。一路光信號經過長度固定臂進入輸出級3dB耦合器的下輸入端，另一路光信號經過第一開放臂、外接導光臂和第二開放臂進入輸出級3dB耦合器的上輸入端。當外接導光臂取合適長度時，兩路光信號相互干涉，使特定的頻率信號增強，相反使得特定的頻率信號減弱。通過調節外接導光臂的光程差可以實現干涉儀相位精細可調，從而改變光傳感、通信系統的性能。?

本實用新型還可以采用以下技術措施來進一步優化非對稱相位可調馬赫-曾德干涉儀的技術方案：?

A）輸入端為2×2耦合器，輸出端為2×2耦合器，構成“二入二出”結構。?

B）輸入端為1×2分路器，輸出端為2×1合波器，構成“一入一出”結構。?

C）輸入端為1×2分路器，輸出端為2×2耦合器，構成“一入二出”結構。?

D）輸入端為2×2耦合器，輸出端為2×1合波器，構成“二入一出”結構。?

上述的非對稱相位可調馬赫-曾德干涉儀的制備方法，該制備方法包括以下步驟：?