[發明專利]基于狹縫波導的超寬帶寬3dB分合束器及方法

有效

• 申請號: 201810366699.1
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108594364B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 張宇光;胡曉;肖希;陳代高;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122;G02B6/14
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

本發明公開了一種基于狹縫波導的超寬帶寬3dB分合束器及方法，涉及光通信器件領域。該3dB分合束器包括光輸入端、模式轉換器、狹縫波導、漸變波導組件和光輸出端，狹縫波導、漸變波導組件和光輸出端均沿光傳輸方向對稱分布，模式轉換器、狹縫波導、漸變波導組件的中部形成一條整體狹縫，模式轉換器將光輸入端中的基模轉換為狹縫波導模式，由狹縫波導進行傳輸，漸變波導組件將狹縫波導模式平均地耦合到光輸出端中，從而實現1.4～2.2um的超寬帶寬的低損耗3dB分合束。本發明能實現1.4～2.2um的超寬帶寬的3dB分束合束，提高帶寬，降低制備難度和成本，結構尺寸小，易于大規模集成。

技術領域

本發明涉及光通信器件領域，具體是涉及一種基于狹縫波導的超寬帶寬3dB分合束器及方法。

背景技術

超寬帶寬3dB分合束器是光通信系統中的一個重要器件。低損耗、結構尺寸小和寬帶的3dB分合束器在光開關、復用/解復用器、調制器中得到了廣泛的應用。但是，對于傳統的3dB分合束器來說，其分光比會隨著波長的變化而改變，影響了該器件在大帶寬范圍內的應用。目前常用的3dB分合束器主要有以下幾種類型：基于Y分支的3dB分合束器、基于方向耦合器的3dB分合束器、基于多模干涉儀的3dB分合束器和基于漸變波導寬度的3dB分合束器。

基于Y分支的3dB分合束器，器件結構簡單，而且可以實現超寬帶寬的3dB分合束，也可能使器件兩側的分光均勻，但是由于存在精細結構，為了獲得好的分光性能，需要很高的加工精度，制備困難，制備成本很高。

基于多模干涉儀的3dB分合束器，通過多模干涉實現光波的分合束，但是由于不同波長的多模干涉區的長度不同，因此對于特定長度的3dB分合束器來說，其帶寬有限，需要針對不同的波長分別設計，而且結構尺寸較大，難以實現大規模集成。

基于方向耦合器的3dB分合束器，結構簡單，不需要特別精確的結構，降低了器件的制備難度和成本，但是與基于多模干涉的3dB分合束器一樣，基于方向耦合器的3dB分合束器的分光比也會變隨著波長的變化而改變，存在帶寬受限的問題。

基于漸變波導寬度的3dB的分合束器，可以提高帶寬，但是需要很長的漸變波導長度，難以降低器件的結構尺寸，提高集成度。

因此，現有的3dB分合束器需要很高的制備精度、較長的波導長度，帶寬較小，結構尺寸大，難以大規模集成。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種基于狹縫波導的超寬帶寬3dB分合束器及方法，能夠實現1.4～2.2um的超寬帶寬的3dB分束合束，提高帶寬，降低制備難度和成本，結構尺寸小，易于實現大規模的集成。

本發明提供一種基于狹縫波導的超寬帶寬3dB分合束器，包括光輸入端、模式轉換器、狹縫波導、漸變波導組件和光輸出端，狹縫波導、漸變波導組件和光輸出端均沿光傳輸方向對稱分布，模式轉換器、狹縫波導、漸變波導組件的中部形成一條整體狹縫，模式轉換器將光輸入端中的基模轉換為狹縫波導模式，由狹縫波導進行傳輸，漸變波導組件將狹縫波導模式平均地耦合到兩側的光輸出端中，實現1.4～2.2um的超寬帶寬的3dB分合束器。

在上述技術方案的基礎上，所述模式轉換器由第一漸變波導、第一窄波導、第一漸變波導與第一窄波導之間的第一狹縫構成，狹縫波導由第二窄波導、第三窄波導、第二窄波導與第三窄波導之間的第二狹縫構成，漸變波導組件由第二漸變波導、第三漸變波導、第二漸變波導與第三漸變波導之間的第三狹縫構成，光輸出端包括第一輸出波導和第二輸出波導，光輸入端、第一漸變波導、第二窄波導、第二漸變波導、第一輸出波導順次相連，第一窄波導、第三窄波導、第三漸變波導、第二輸出波導順次相連，第一狹縫、第二狹縫、第三狹縫寬度相同，共同形成一條整體狹縫。

在上述技術方案的基礎上，所述整體狹縫的寬度在100～250nm之間。