双衍射光栅平面光波电路制造技术

本发明专利技术涉及一种平面光波电路，其包含一对相对的、共用同一焦线的凹反射衍射光栅，该焦线将第一和第二平板波导区域分隔开。输入和输出波导的末端被沿着焦线设置，目的是为了发射并接收由衍射光栅的一个或者两个引导的光。本发明专利技术使得某一波长范围的光能从输入波导发射出来，通过单个衍射光栅和几个输出波导引导，所有这些都在单个平板波导区域内，而另一波长范围的光将被从不同平板波导区域的输出波导的一个衍射光栅引导到另一个衍射光栅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种双衍射光栅平面光波电路，尤其涉及一种用在光纤到户(Fiber-to-the-Home，FTTH)光接入网络中的平面光波电路(Planar Lightwave Circuit，PLC)光学单纤三向器(triplexer)。
技术介绍
单纤三向器或声音-数据-视频(VDV)处理器充当从FTTP光网进入用户家中的光学网关。单纤三向器是非常小巧且成本很低的连接设备，它可以接收两个高速信道(例如1490nm，用于电话和因特网信号传输；1550nm，用于视频信号传输)的信号，而且同时在第三信道(例如1310nm，用于信号输出)上传输信号。为了敷设简单，所有这些信号被复用到单根光纤上。典型的单纤三向器需求向传统PLC设计技术提出了相当大的挑战。光学结构中必须有激光器，通常波长是1310nm，被耦合到一根单模光纤，用于传输来自用户家中的光学信号。在同一根光纤的另一方向，来自户外的波长名义上为1490nm和1550nm的光被获取、被解复用并被导出到光学检测器。由于这些波长上可操作的通频带导致了困难加大。在1310nm信道，期望的带宽是50nm到100nm，这就提供了一个大的范围，在此范围内，实际上激光器能够无热工作，其中对于检测器信道而言只需要10nm到20nm的带宽。更确切地说，发光二极管工作在单横向模式，且常用的输入/输出光纤是单模光纤，因此沿激光器信道的轨道在所有点上一定与单模光学一致。换句话说，激光器信道的轨道必须是可逆的。在现有技术中，特别是在PLC中采用单衍射结构的这些设计技术，没有实用的办法利用具有基本上不同的通频带的信道来选择较宽的波长范围(～1250nm到1600nm)。现有技术设备，举例来说，2002年12月10授予Althaus的专利号6,493,121的美国专利公开了一个这样的设备，如图1所示，采用许多独立的、精巧制作的薄膜滤光片(thin film filters，TFF)2a和2b，它们被放置在沿准直光路的特定位置，实现了VDV处理器(单纤三向器1)的功能。TFF 2a和TFF 2b与离散激光器3、光电检测器4a及光电检测器4b耦合，并被封装在独立的圆柱式(Transistor-Outline，TO)封装6中，然后被装配成一个组件。带有两个输入信道(1490nm和1550nm)的输入信号通过光纤7进入单纤三向器1。第一信道由第一TFF 2a解复用，并被引导至第一光电检测器4a；第二信道由第二TFF 2b解复用，并被引导至第二光电检测器4b。在激光器3中生成输出信道(1310nm)并通过第一TFF 2a和第二TFF 2b输出光纤7。不幸的是，这些器件的装配是非常精密的，要求所有的元件被调整至装配公差非常小。为了试图简化外壳结构，因此在2004年5月4公开的、授予Althaus等人的美国专利号6,731,882以及2004年6月29日公开的授予Melchoir等人的6,757,460的专利中介绍了装配工艺。为了进一步改进，如图2所示，包括在半导体微装置(microbench)上配置所有的元器件，保证可重复和精确调整。不幸地是，所有这些解决方法仍然牵涉到带有TO封装的多个TFF的调整问题。2004年2月17日公开的授予Baumann等人的美国专利6,694,102中介绍了现有技术的一个不带TFF的解决方案，其中介绍了一种利用多个Mach-Zehnder干涉仪的双向复用器。本专利技术的目的是通过利用双衍射光栅装置提供平面光波电路三向器来克服现有技术的缺陷，该双衍射光栅装置可实现具有不同通频带的信道的较宽波长范围的应用。
技术实现思路
因此，本专利技术所涉及一种平面光波电路波分复用器/解复用器，其包含平板波导，其限定由间隙连接的第一和第二平板区域；第一和第二面对面凹反射衍射光栅，其位于平板波导的各一端；第一波导，其延伸至第一平板区域；第二波导，其延伸至第一平板区域；第三波导，其延伸至第二平板区域；其中第一和第二反射光栅和第一、第二、第三波导的末端被安置，使得第一波长范围内的波长光将通过第一光栅在第一和第二波导之间传输，并且因此第二波长范围内的波长的光将通过所述第一和第二光栅在所述第一和第三波导之间传输，所述第二波长范围的波长高于或者低于所述第一波长范围。附图说明下面将结合代表优选实施例的附图更加详细的介绍本专利技术，其中；图1所示是基于单纤三向器的传统薄膜滤光片； 图2所示是基于采用半导体基片的单纤三向器的传统薄膜滤光片；图3所示是传统的反射衍射光栅；图4所示为本专利技术所介绍的带减色散的双衍射光栅装置；图5所示为图4所介绍的采用双衍射光栅装置的复用器/解复用器；图6所示为图4所介绍的采用双衍射光栅装置的单纤三向器；图7所示为图4所介绍的减色散单纤三向器的响应曲线；图8所示为本专利技术所介绍的带增色散的双衍射光栅装置；图9所示为图8所介绍的采用增强双衍射光栅装置的单纤三向器；和图10所示为图8所介绍的增色散单纤三向器的响应曲线。优选实施例的详细描述平面光波反射衍射光栅包括一组按特定顺序排列的小平面。单个衍射光栅的特性参照图3来介绍。光束11，包含多个波长信道λ1，λ2，λ3...，以特定的入射角θin射入衍射光栅12，分段坡度为Λ且衍射阶数为m。随后根据波长和衍射阶数，该光束以角度θout被分散开来，依据光栅方程mλ＝Λ(sinθin+sinθout)(1)从光栅方程(1)来看，由入射光波长λN来确定衍射阶数的形成。当考虑光谱构成时，必须已知衍射角θNout是如何随入射光的入射角θin变化的。因此，对方程式(1)求关于θNout的微分，假设入射角θin不变，推导出下式θNout/λ＝m/ΛcosθNout(2)量dθNout/dλ是与波长λ的小变化相对应的衍射角θNout的变化，这被称作衍射光栅的角色散(angular dispersion)。角色散随着阶数m的加大、分段坡度Λ的降低以及衍射角θNout加大而增加。衍射光栅的线性色散(linear dispersion)是该项(角色散)与系统有效焦距的乘积。由于不同波长λN的光以不同的角度θNout发生衍射，每一阶数m被引入光谱中。由一个给定的衍射光栅生成的阶数是受分段坡度Λ限定的，因为θNout不能超过90°。最高阶数由Λ/λN确定，所以，粗光栅(较大Λ)能够生成很多级光谱，而细光栅只能生成一阶或二阶光谱。就单纤三向器而言，对于激光器相应的通频带为100nm，对于检测器信道相应的通频带为～20nm。用单个衍射结构来实现这样的装置是不切实际的，因为各信道将共用公共的物理色散(physical dispersion)。假设分光平板区域已经经选定，这样最小合理的引导波导宽度可在光栅输出处理20nm的通频带。对于100nm的通频带信道，如果可逆轨道是必须的，那么波导宽度要足够宽以便能够支持各种各样的模态，同时需制造带有对制造公差高度敏感的装置。根据上述方程(1)，输出角可以被分离出来，由下式给定sinθout=mλΛ-sinθin---(3)]]>方程(3)说明的是输出角θout直接随波长λN的变化关系，假设输入角是固定值，这种情况发生在从位于第一衍射光栅的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面光波电路波分复用器／解复用器装置，其包含：平板波导，其限定通过间隙相连接的第一和第二平板区域；第一和第二面对面凹反射衍射光栅，其位于所述平板波导的各一端；第一波导，其延伸至所述第一平板区域；第二波导， 其延伸至所述第一平板区域；第三波导，其延伸至所述第二平板区域；其中所述第一和第二反射光栅和所述第一、第二、第三波导的末端被安置，使得第一波长范围内的波长的光将通过所述第一光栅在所述第一和第二波导之间传输，并且因此第二波长范围 内的波长的光将通过所述第一和第二光栅在所述第一和第三波导之间传输，所述第二波长范围的波长高于或者低于所述第一波长范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟治比达克，阿斯霍克巴拉克里斯南，马特皮尔森，
申请(专利权)人：铱诺博伦斯有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]