混合集成单纤三向器制造技术

一种混合集成单纤三向器，包括：一衬底；一粗波分复用器制作在衬底的上面；一第一输入波导制作在衬底上；一输出波导制作在衬底上，位于粗波分复用器的另一侧；一波导制作在衬底上；一第二输入波导制作在衬底上，其一端与粗波分复用器相连；一激光器混合集成在衬底上，该激光器的输出端与第二输入波导的一端相连接；一监视探测器混合集成在衬底上，该监视探测器的接收窗口与激光器的另一端相连接；一集成分波／探测器混合集成在衬底上，该集成分波／探测器分别与输出波导和波导相连接；一探测器混合集成在衬底上，该探测器与波导的尾端相连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤到户用户端光收发器，是种混合集成单纤二向器。本专利技术可广泛应用于计算机高速光互连、光传感等领域
技术介绍
光纤到户FTTH )是目刖国际上公认的最后一公里咼速、宽带到户的最理想解决方案，是国内外光通信领域最具发展潜力和市场目U景的执 "、、占 "\、研究开发项目。日本、美国、韩国和欧洲都已启动了 FTTH的推广 与普及工作，我国FTTH的试点工程也已经展开。目前 用户端光网络单元(0NU)用单纤三向光收发模块 (Triplexer)的成本是限制FTTH大规模推广的主要 瓶颈。 目前，基于以太无源光网(EP0N)和千兆无源光 网(GP0N)的FTTH技术方案为多数专家所认可。关于 EP0N禾口 GP0N技术规范中，IEEE 8 0 2 . 3 ah禾口 ITU —T G 9 8 4.2采用1 3 1 0 nm、 1 4 9 0 nm、 1 5 5 0 nm 三波长分配方案。其中l 4 9 Onm用于语音、数据和 IP视频信号的下传；1 5 5 0 nm用于模拟视频信号下 传；1 3 1 0 nm专门用于数据和IP视频信号的上传。 关于三波长Triplexer，目前可商用的有分立器件的立 体紧凑型封装形式，该方案有聚焦透镜、TFF滤波器、 激光器和探测器多个分立元构成，需大量人工组装时 间，且单独封装分立器件成本较高；另一种方法是基 于PLC平台，通过倒装焊技术，将TFF、 PD和LD混合 集成。为进 一 步降低FTTH用户端Triplexer成本，近几 年来，相继报道了基于波导的三波长单纤三向滤波新 方法，通过级联非对称马赫-曾德干涉仪、衍射光栅、 阵列波导光栅(AWG)、定向耦合器等实现三波长 Triplexer功能，但大多是理论分析或初步的实验结 果，也没有将接收PD和发射LD与滤波器集成在一起， 远未达到实用化的要求，探索新型低成本、高集成度 FTTH用单纤Triplexer实现方法仍是国内外研究机构 的热点课题之一 。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供 一 种混合集成单纤三向器， 具有结构紧凑、低成本和混合集成的优点。本专利技术的 关键在于采用集成了分波、探测功能于一身的集成分波/探测器和在单根光纤中实行了下传信号(1 4 9 0 nm禾卩1 5 5 0 nm波长信号)和上传信号(1 3 1 0 nm 波长信号)同时传输的粗波分复用器。 本专利技术是通过下面方法实现的一种混合集成单纤三向器，其特征在于，包括 一衬底；一粗波分复用器，该粗波分复用器制作在衬底的 上面；一第一输入波导，该第一输入波导制作在衬底上， 该第一输入波导在粗波分复用器的一侧；一输出波导，该输出波导制作在衬底上，位于粗 波分复用器的另一侧；一波导，该波导制作在衬底上，该波导与输出波 导成 一 倾角； 页— 第输入波导，该第二输入波导制作在衬底上，其一端与粗波分复用器相连；输-出波导和第二输入波导同处于粗波分复用器的同侧激光器，该激光器混合集成在衬底上，该激光器的输出端与第二输入波导的一端相连接；视探测器，该监视探测器混合集成在衬底上，该监视探测器的接收窗口与激光器的另一端相连接；集成分波/探测器，该集成分波/探测器混合集成在衬底上，该集成分波/探测器分别与输出波导和波导相连接一探测器，该探测器混合集成在衬底上，该探测器与波导的尾端相连接。中第一输入波导为公用波导，其下传信号波长为1490nm和1 5 5 0 nm，上传信号波长为1 3 10關其中集成分波/探测器的探测器的接收窗口蒸镀有中心波长为l 5 5 Onm或l 4 9 Onm窄带薄膜干涉滤波膜用于探测下行的1 5 5 0 nm或1 4 9 0 nm波长信号。其中粗波分复用器用于上传l 3 1 Onm波长信号和下传14 90nm和1 5 5 0 nm波长信号。其中粗波分复用器为多模干涉器或定向耦合器。其中衬底的材料是硅或III - V族化合物半导体。其中所述的粗波分复用器、第一输入波导、输出波导、波导、第二输入波导的材料是二氧化硅波导或绝缘层上硅波导或III - V族化合物波导或有机-无机杂化波导或低损耗聚合物波导。附图说明为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式具体实施方式对照图1 ，在硅衬底1 0 0上制作粗波分复用器11、第一输入波导2 1、输出波导22 、波导2 3和第二输入波导2 4。其中粗波分复用器11、第一输入波导2 1、输出波导2 2、波导23 、第一输入波导2 4的材料是二氧化硅波导或绝缘层上硅波导或有机-无机杂化波导或低损耗聚合物波导。或在III - V族化合物衬底1 0 o上制作粗波分复用 器l 1、第一输入波导2 1、输出波导2 2、波导2 3和第二输入波导2 4。、其中粗波分复用器1 1、第 一输入波导2 1、输出波导2 2、波导2 3和第二输 入波导2 4的材料是in-V族化合物波导。在衬底1 0 0上混合集成激光器1 2 、监视探测 器1 3 、集成分波/探测器1 4 、探测器1 5 。其中第一输入波导2 l和输出波导2 2、第二输 入波导2 4分别位于粗波分复用器1 1两侧，输出波 导2 2与集成分波/探测器l 4相连；第二输入波导 2 4与激光器1 2连接；波导2 3与第一输出波导2 2成一定角度，两端分别与集成分波/探测器l 4和 探测器1 5相连。其中第一输入波导2l为公用波导，第一输入波 导2 l和粗波分复用器l l的输入端相连，可同时完 成下传波长为1 4 9 0 nm、 1 5 5 0 nm的信号和上传 波长为l 3 1 Onm信号的双向传输任务。其中粗波分复用器l l另一侧有两个端口，与输 出波导2 2相连的输出端用于下传1 4 9 Onm和l 5 5 Onm波长信号；与第二输入波导2 3相连的输入端 口用于上传l 3 1 Onm波长信号。粗波分复用器l 1为多模干涉器或定向耦合器。其中激光器l 2用于发射1 3 1 Onm波长信号， 经第二输入波导2 4和粗波分复用器1 1上传到第一 输入波导，、监视探测器1 3用于监视激光器1 2输出 光功率的变化。集成分波/探测器l 4的接收窗口上蒸镀有中心 波长为l 5 5 0 nm或l 4 9 0 nm窄带薄膜干涉滤波 膜，用于探测下行的l 5 5 Onm或l 4 9 0 nm波长信 号。探测器1 5用于探测集成分波/探测器1 4反射 后，通过波导2 3传输来的信号。采用集成分波/探测器14将1 4 9 0 nm、 15 5 Onm信号的分波和其中一个波长信号的提取同时完 成，取代了常用的两次分波的l 4 9 Onm和l 5 5 0 nm滤波片，减少了三向器集成元件数和耦合次数，结 构更紧凑，简化了制作工艺，节约成本。制作的三向器可用于E P ON或G P ON光网中 用户端模块中，传输速率最高可达2 . 5 G b/s。具体实施方式对照图1，信号在三向器中的传输 路径为下传信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合集成单纤三向器，其特征在于，包括：一衬底；一粗波分复用器，该粗波分复用器制作在衬底的上面；一第一输入波导，该第一输入波导制作在衬底上，该第一输入波导在粗波分复用器的一侧；一输出波导，该输出波导制作在衬 底上，位于粗波分复用器的另一侧；一波导，该波导制作在衬底上，该波导与输出波导成一倾角；一第二输入波导，该第二输入波导制作在衬底上，其一端与粗波分复用器相连；输出波导和第二输入波导同处于粗波分复用器的同一侧；一 激光器，该激光器混合集成在衬底上，该激光器的输出端与第二输入波导的一端相连接；一监视探测器，该监视探测器混合集成在衬底上，该监视探测器的接收窗口与激光器的另一端相连接；一集成分波／探测器，该集成分波／探测器混合集成在衬底上， 该集成分波／探测器分别与输出波导和波导相连接；一探测器，该探测器混合集成在衬底上，该探测器与波导的尾端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雄伟，安俊明，吴远大，李建光，王红杰，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]