[發明專利]一種光通信用1550納米波段的偏振不相關寬帶反射光柵

在審

• 申請號: 201710940181.X
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN109655951A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 徐建衛
• 申請（專利權）人: 上海矽安光電科技有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 周高

一種光通信用1550納米波段的偏振不相關寬帶反射光柵，涉及用于光通信的反射光柵領域，包括襯底，襯底上方覆蓋有反射金屬層，金屬層上制作有光柵，該光柵包括由下往上依次設置的第一折射膜層、第二折射膜層，第一折射膜層的折射率低于第二折射膜層的折射率，該光柵的周期為0.99?1.15um、光柵占空比為0.52?0.57，第一折射膜層厚度為0.27?0.55um,第二折射膜層厚度為0.67?0.85um，本發明要解決的技術問題是針對光通信用1550納米波段提供偏振不相關寬帶反射光柵，該光柵可以使TE和TM偏振光在中心波長對應的利特羅角入射的情況下的?1級衍射效率在100納米的波長帶寬內（1500?1600納米）高于90%。本發明具有結構簡單、偏振無關、寬帶的優點，其在波分復用技術里有重要實用價值。

技術領域

本發明涉及用于光通信的反射光柵領域，具體涉及一種光通信用1550納米波段的偏振不相關寬帶反射光柵。

背景技術

波分復用(WDM)技術能夠在單根光纖復用幾十甚至上百個波長，以滿足增長的對帶寬的需求，是提高通信能力的有效方法之一。波分復用技術現已提高得可以傳送數百個波長的激光，每個波長間的間隔1.6nm、0.8nm或0.4nm，甚至0.2nm，這種技術稱作密集波分復用(DWDM)。WDM已經廣泛應用于長途傳輸中，也開始進入短程光通信網絡中。

波分復用器是波分復用光纖通信系統中最關鍵的器件。平面衍射光柵是傳統的色散元件，具有結構簡單、衍射效率高、溫度穩定性好等特點，該器件在光通信行業領域已經廣泛使用。光纖中的光學信號具有不確定的偏振態，其需要多路復用（解復用）器基本上是偏振不靈敏的，以便最小化偏振相關損耗。即對衍射光柵要求偏振不敏感。

美國專利US8989537B2描述了適用于光通信的偏振不相關透射型光柵。但是很多光路設計中，比如目前波分復用技術最新發展的波長選擇技術(WSS), 需要用到反射型偏振不相關光柵。為了提高衍射效率，一般采用亞波長光柵結構，即光柵周期小于或接近工作波長，也稱為高密度光柵。該種光柵一般對入射光的偏振敏感，即針對一個偏振衍射效率達到最大值，另外一個偏振衍射效率會比較低。

高密度光柵的衍射不能由簡單的標量光柵衍射方程來解釋，而必須采用矢量形式的麥克斯韋方程并結合邊界條件，通過編碼的計算機程序精確地計算出結果。Moharam等人已給出了嚴格耦合波理論的算法【在先技術4:M.G.Moharam et al，J.Opt.Soc.AmA.12，1077(19%)】。利用嚴格耦合波分析，可以計算光柵的衍射效率，將合嚴格耦合波分析與模擬退火算法相結合，可以優化設計偏振不相關寬帶反射光柵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對光通信用1550納米波段提供偏振不相關寬帶反射光柵，該光柵可以使TE和TM偏振光在中心波長對應的利特羅角入射的情況下的-1級衍射效率在100納米的波長帶寬內（1500?1600納米）高于90%。本發明具有結構簡單、偏振無關、寬帶的優點，因此該反射光柵在波分復用技術里有實用價值，其技術方案如下：

一種光通信用1550納米波段的偏振不相關寬帶反射光柵，包括襯底，襯底可以選擇透明材料或者金屬、陶瓷等不透明材料,所述襯底上方覆蓋有反射金屬層，所述金屬層上制作有光柵，該光柵包括由下往上依次設置的第一折射膜層、第二折射膜層，第一折射膜層的折射率低于第二折射膜層的折射率，第二折射膜層的折射率在2左右，該光柵的周期為0.99?1.15um、光柵占空比為0.52?0.57，第一折射膜層厚度為0.27?0.55um，第二折射膜層厚度為0.67?0.85um。

進一步地，所述光柵的周期為1060納米、光柵占空比為0.55，第一、二折射膜層厚度分別為0.32、0.73um。

進一步地，所述第一、二折射膜層的折射率分別為1.444、1.998。

進一步地，所述第一折射膜層材質為二氧化硅。