[發明專利]平面光學分支電路

有效

• 申請號: 201380018330.7
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN104380156B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: M.鮑蘭格;Y.申;D.祖納
• 申請（專利權）人: 丹麥伊格尼斯光子有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/10;G02B6/125
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;劉春元

本發明涉及一種分支波導電路，其中兩個或更多波導從主波導分支，在其之間限定從所述主波導延展的中間區域。該中間區域包括從芯層的頂部延伸到中間材料中的覆蓋材料的多個孔，所述孔被布置成使得所述孔的深度以對到主波導的距離的孔深度的平均斜率遠離所述主波導來增加。這樣，可以減小由于主和分支波導之間的過渡引起的損耗。

技術領域

本發明的實施例涉及平面光波電路，并且更特別地，涉及具有夾在多個分支或接合波導（比如星形耦合器/分離器或Y分支波導）之間的區域的平面光波電路。

背景技術

按照慣例，形成在平面基底上的平面光波電路可以具有各種功能，諸如多路復用/多路分解、光學分支和光學切換。對于諸如波長多路復用網絡系統和接入網絡的應用來說，多路復用器/多路分解器和光學分支波導是重要的無源部件。

圖8到10示出包括本領域中公知的陣列波導光柵（AWG）多路復用器/多路分解器的平面光波電路的實施例。可以使用硅玻璃來實施所示的電路，其中形成波導的硅玻璃通常是摻雜的以便獲得比周圍的覆蓋材料更高的折射率。還可以使用用于形成平面波導電路的其它材料，諸如本領域中公知的SiON、LiNbO3、InP、GaAs、InGaAsP、絕緣體上硅、聚合物和納米線。本發明的實施例原則上與以適用于平面光學器件的所有材料的實施方式（尤其是前面提到的材料中的任一個）相關。圖8示出陣列波導光柵多路復用器/多路分解器。圖9示出陣列波導光柵多路復用器/多路分解器的一部分。圖10示出沿著圖9中的線B-B’得到的截面的一部分。

如圖8中所示的那樣，在該陣列波導光柵多路復用器/多路分解器中，首先，從輸入波導801入射的信號光在輸入側平板波導802中被擴展并且沖擊陣列波導803。為了簡化參照，遍及本文應用笛卡爾坐標系。該坐標系由光學電路來限定以使得（x,z）坐標跨越平面光學電路的平面并且z軸沿著光傳播的方向。要注意，一般來說，當提到多個通道波導或波導之間的中間區域時，z軸指代波導中組合光分布的傳播方向而不是基本上受限于單個通道波導的模式的傳播方向。在一個實施例中，在中間區域中z軸與中心線相對應，該中心線具有到分支通道波導的相等距離。來自2個或更多波導的組合光分布有時也被稱為本領域中的超級模式。于是x軸限定也在芯片平面中的橫向方向，并且y軸限定垂直于芯片平面的維度（參見例如局部坐標系810）。沿著x軸的度量被稱為寬度，沿著y軸的度量被稱為高度并且沿著z軸的度量被稱為長度。在本文中，y=0被限定在下覆層和芯層之間的界面處。這意味著對于高度h的芯層，芯層和頂覆層之間的界面在y=h處。芯層包括2D平面光學電路以及在橫向方向上限制（多個）波導的覆蓋材料。芯層被夾在下覆層和頂覆層之間。在y=0處的下覆層和芯層之間的界面也被稱為芯層的底部，并且在y=h處的芯層和頂覆層之間的界面也被稱為芯層的頂部。通常，波導的芯部材料從芯層的底部延伸到頂部。

平板波導被限定為至少相對于單個陣列波導中的限制而言在橫向x方向上對光基本上沒有限制的波導。在本發明的上下文中，在一個實施例中，平板波導具有單個波導的橫向延伸的2倍的橫向延伸（也被稱為波導的寬度）或更多，諸如3倍或更多，諸如4倍或更多，諸如5倍或更多，諸如6倍或更多，諸如10倍或更多。在這里，在任何錐形物外部測量單個波導的寬度。在一個實施例中，寬度是最最小的寬度。在陣列波導803中，因為在鄰近波導之間設置光學路徑長度差，所以通過陣列波導803引導的并且入射在輸出側平板波導804上的信號光具有在陣列中的鄰近波導之間的固定相位差。因此，根據滿足衍射條件的波長，該信號光被不同輸出波導805聚焦和多路分解。

如圖9和10中所示，在陣列波導803中，夾芯803a明顯彼此分離。在陣列波導803和輸入側平板波導802或輸出側平板波導804之間的連接部分中，在夾芯803a之間形成μm量級的間隔。如圖10中所示，每個夾芯803a被夾在下和頂覆層806和807之間（該下和頂覆層806和807由具有折射率比夾芯803a的折射率更低的材料（例如硅玻璃）制成），由此形成光學波導。