[發(fā)明專利]一種基于模階轉(zhuǎn)換的分束器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711433160.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108169850A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳代高;肖希;王磊;張宇光;胡曉;李妙峰;馮朋;余少華
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢郵電科學(xué)研究院
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張雯俐

本發(fā)明公開了一種基于模階轉(zhuǎn)換的分束器，涉及光分束器技術(shù)領(lǐng)域。該分束器包括順次相連的用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)、用于擴束的擴束梯形波導(dǎo)以及用于實現(xiàn)分束和基模輸出的組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。基模光束進入用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換成高階模；高階模再經(jīng)過擴束梯形波導(dǎo)進行擴束后，進入組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對擴束后的光束進行分束并使出射口光束變?yōu)榛：笊涑觯罱K得到一定分光比的多束光束。本發(fā)明的分束器不但對制作工藝要求低、成品率高，而且?guī)挻蟆⒉鍝p低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光分束器技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種基于模階轉(zhuǎn)換的分束器。

背景技術(shù)

分束器是光通信中的一個重要器件，目前使用的分束器可歸納為兩種，第一種是基于定向耦合器的分束器，第二種是基于多模干涉儀的分束器。目前存在的問題是：

1、定向耦合器的波導(dǎo)寬度對耦合效率有很大影響，而制作工藝很難按設(shè)計寬度做出波導(dǎo)，所以其工藝容差低，而且由于不同波長的耦合系數(shù)變化很大，所以其帶寬小；

2、多模干涉儀基于自映像原理，波長相關(guān)性大，所以其帶寬小，偏離中心波長的插損大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的分束器存在對制作工藝要求高、成品率低，帶寬偏小、插損大的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種基于模階轉(zhuǎn)換的分束器，該分束器包括順次相連的用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)、用于擴束的擴束梯形波導(dǎo)以及用于實現(xiàn)分束和基模輸出的組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；基模光束進入用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換成高階模TE_i，i為正整數(shù)；高階模TE_i再經(jīng)過擴束梯形波導(dǎo)進行擴束后，進入組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對擴束后的光束進行分束并使出射口光束變?yōu)榛：笊涑觯罱K得到一定分光比的多束光束。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)可采用第一對稱梯形波導(dǎo)，實現(xiàn)基模與高階偶數(shù)階模之間的轉(zhuǎn)換；還可采用第一非對稱梯形波導(dǎo)，實現(xiàn)基模與高階偶數(shù)階模或者基模與高階奇數(shù)階模之間的轉(zhuǎn)換。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)采用第一非對稱梯形波導(dǎo)將基模轉(zhuǎn)換成TE₁模，所述組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括第一梯形波導(dǎo)和第二梯形波導(dǎo)；TE₁模模場有兩份強度相等的等份，模式經(jīng)擴束梯形波導(dǎo)進行擴束時，兩等份之間的間隙隨著擴束梯形波導(dǎo)寬度的增加而增大；當(dāng)擴束到足夠?qū)挾葧r，在擴束梯形波導(dǎo)出口中心處用工藝允許加工寬度的波導(dǎo)間間隙將光分別引入第一梯形波導(dǎo)和第二梯形波導(dǎo)，光從第一梯形波導(dǎo)和第二梯形波導(dǎo)出射后均為基模，且分光比為1：1，即形成由TE₁模為過渡模的3dB分束器。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述用于模階轉(zhuǎn)換的梯形波導(dǎo)采用第一非對稱梯形波導(dǎo)或第一對稱梯形波導(dǎo)將基模轉(zhuǎn)換成TE₂模，所述組合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)和第三梯形波導(dǎo)；TE₂模模場有三份強度相等的等份，TE₂模經(jīng)擴束梯形波導(dǎo)進行擴束時，三等份之間的間隙隨著擴束梯形波導(dǎo)寬度的增加而增大；當(dāng)擴束到足夠?qū)挾葧r，在擴束梯形波導(dǎo)出口的寬度方向上分別距出口上邊沿1/3寬度處和2/3寬度處，用工藝允許加工寬度的波導(dǎo)間間隙將光分別引入第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)和第三梯形波導(dǎo)，光從第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)和第三梯形波導(dǎo)出射后均為基模，且分光比為1：1：1，即形成由TE₂模為過渡模的三等分分束器。