[實用新型]無熱陣列波導(dǎo)光柵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921427329.0
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN210442536U
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳亦凡;鄭睿
• 申請（專利權(quán)）人: 易銳光電科技（安徽）有限公司;蘇州易銳光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12
• 代理公司: 蘇州謹和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 唐靜芳

本實用新型公開了一種無熱陣列波導(dǎo)光柵，包括硅基襯底，和設(shè)置于所述硅基襯底之上的無熱陣列波導(dǎo)，其具體包括包層與波導(dǎo)芯層，所述芯層設(shè)于所述包層之中，并且其折射率高于所述包層的折射率；所述波導(dǎo)芯層包括周期性設(shè)置的多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括：雙層二氧化硅材料以及設(shè)置于所述雙層二氧化硅材料之間的負溫度系數(shù)材料；所述負溫度系數(shù)材料用于對所述硅基襯底受熱后尺寸形變進行補償，以減小該無熱陣列波導(dǎo)光柵的溫漂系數(shù)。本實用新型的技術(shù)方案簡化了傳統(tǒng)無熱型陣列波導(dǎo)光柵的波導(dǎo)芯層結(jié)構(gòu)，在芯層結(jié)構(gòu)中引入負溫度系數(shù)材料，使波導(dǎo)結(jié)構(gòu)最終的折射率溫度系數(shù)是負數(shù)，最終保證該光柵的溫漂系數(shù)滿足工藝需求，從而實現(xiàn)無熱型工作條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及平面光波導(dǎo)器件，屬于一種無熱陣列波導(dǎo)光柵。

背景技術(shù)

陣列波導(dǎo)光柵是一種角色散型無源器件，它基于平面光波導(dǎo)技術(shù)，最初由Smit在上世紀80年代末提出，之后便受到Bell研究機構(gòu)和NTT等多家研究機構(gòu)的關(guān)注，隨著平面光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的產(chǎn)品也逐步實現(xiàn)商業(yè)化。與其它波分復(fù)用器件相比，陣列波導(dǎo)光柵具有設(shè)計靈活、插入損耗低、濾波性好、長期穩(wěn)定、易于光纖耦合等優(yōu)點。此外陣列波導(dǎo)光柵還比較容易與光放大器、半導(dǎo)體激光器等有源器件結(jié)合，實現(xiàn)單片集成，是當(dāng)今的研究熱點。

陣列波導(dǎo)光柵的中心波長和環(huán)境溫度之間存在關(guān)聯(lián)特性，主要原理說明如下：

上式是陣列波導(dǎo)光柵的中心波長表達式，其中n_eff是波導(dǎo)的有效折射率，ΔL是相鄰波導(dǎo)的幾何長度差，m是衍射級數(shù)，決定光柵色散能力。n_eff和ΔL都可以由溫度相關(guān)函數(shù)加以描述。器件的中心波長隨溫度的變化可以由上式對溫度求導(dǎo)來得到，最終表達式如下所示：

而其中

α_sub是陣列波導(dǎo)光柵襯底材料的線膨脹系數(shù)。硅基二氧化硅結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵，二氧化硅波導(dǎo)厚度遠小于硅基襯底，溫度變化導(dǎo)致的尺寸形變主要由襯底材料決定，α_sub≈2.6x10^-6,常規(guī)二氧化硅波導(dǎo)，n_eff＝1.456,綜合計算后中心波長溫漂系數(shù)在0.012nm/deg。

為了讓陣列波導(dǎo)光柵中心波長在不同環(huán)境溫度下保持不變，減小其中心波長的溫漂系數(shù)，傳統(tǒng)技術(shù)是附接溫度控制裝置，如加熱器或者電致制冷器來穩(wěn)定AWG的工作溫度，這就需要提供額外的電力輸入，并且在具有較大溫差的工作環(huán)境中，主動溫控的使用受到限制。常規(guī)的無熱技術(shù)需要對光柵引入額外機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)波長-溫度漂移補償功能，這種技術(shù)本身要求比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝方法。

因此，針對上述問題，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡單的無熱陣列波導(dǎo)光柵。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種具有負溫度特性波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的無熱陣列波導(dǎo)光柵，利用特殊設(shè)計的負溫度變化特性，來實現(xiàn)器件的無熱工作模式

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種無熱陣列波導(dǎo)光柵，包括硅基襯底；和設(shè)置于硅基襯底之上的：

至少一個輸入光信號的輸入波導(dǎo)；

由第一平板波導(dǎo)構(gòu)成的第一自由傳輸區(qū)，與輸入波導(dǎo)的輸出端耦合；

無熱陣列波導(dǎo)，與第一自由傳輸區(qū)的輸出端耦合；

由第二平板波導(dǎo)構(gòu)成的第二自由傳輸區(qū)，與波導(dǎo)陣列的輸出端耦合；

至少一個輸出光信號的輸出波導(dǎo)，與第二自由傳輸區(qū)的輸出端耦合；

無熱陣列波導(dǎo)包括包層與波導(dǎo)芯層，該芯層設(shè)于包層之中，并且其折射率高于包層的折射率；