混合集成单纤三向器制造技术

本发明专利技术提出一种混合集成单纤三向器，包括：一衬底（１００）；一粗波分复用阵列波导光栅（１１），一第一输入波导（１０），一第一输出波导（１２），一第二输出波导（１４），一第二输入波导（１３），一激光器（１５），一第一监视面探测器（１６），一第二监视面探测器（１７）。本发明专利技术提出的混合集成单纤三向器简化了制作工艺，节约成本，制作的三向器可用于低成本ＥＰＯＮ或ＧＰＯＮ光网中。

【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，是一种混合集成单纤三向器。 本专利技术可应用于光纤接入网。
技术介绍
光纤到户(FTTH)是目前国际上公认的"最后一公里"高速、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前景 的热点研究开发项目。目前，基于以太无源光网(EPON)和千兆无源光网(GPON)的FTTH 技术方案为多数专家所认可。关于EPON和GPON技术规范中， IEEE802.3ah和ITU-T G984.2采用1310nm、 1490nm、 1550 nm三波长分 配方案。其中1490nm用于语音、数据和IP视频信号的下传；1550nm用 于模拟视频信号下传；1310nm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，该方法采用 需在硅衬底上开槽、组装TFF，且需采用波导型探测器，组装工艺难度 较大。
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，具有工艺简单、低 成本和混合集成的优点。本专利技术的关键在于采用粗波分复用绝缘层上硅 阵列波导光栅，并将输出波导末端抛光为4 5度角，有利于面探测器与 阵列波导光栅的混合集成。具体的，本专利技术提出的混合集成单纤三向器，包括 一衬底10 0;一粗波分复用阵列波导光栅l 1，该阵列波导光栅l l制作在衬底 1 0 0的上面；一第一输入波导io，该第一输入波导io制作在衬底io o上，该第一输入波导lQ在阵列波导光栅ll的一侧；一第一输出波导l 2，该输出波导l 2制作在衬底1 0 0上，位于阵列波导光栅l1的另一侧；一第二输出波导l 4，该输出波导l 4制作在衬底1 0 0上，与第 一输出波导l2位于阵列波导光栅同一侧;一第二输入波导l 3，该第二输入波导l 3制作在衬底1 0 0上， 其一端与阵列波导光栅11相连；第一输出波导1 2 、第二输出波导1 4和第二输入波导1 3同处于 阵列波导光栅l l的同一侧，与阵列波导光栅l l的三条输出波导相连;一激光器l 5，该激光器l 5混合集成在衬底1 0 0上，该激光器 15的输出端与第二输入波导13的一端相连接；一第一监视面探测器l 6，该监视探测器l 6混合集成在第一输出 波导l 2上，该监视探测器l 6的接收窗口与第一输出波导1 2的末端 上侧相连接；一第二监视面探测器l 7，该监视探测器l 7混合集成在第二输出 波导l 4上，该监视探测器l 7的接收窗口与第二输出波导1 4的末端 上侧相连接。进一步，所述第一输出波导l 2的末端抛光为4 5度角。 进一步，所述第二输出波导l 4的末端抛光为4 5度角。 进一步，所述监视探测器l 6的接收窗口与所述第一输出波导1 2的末端上侧通过4 5度反射相连接。进一步，所述监视探测器l 7的接收窗口与所述第二输出波导1 4的末端上侧通过4 5度反射相连接。进一步，，所述第一输入波导l 0为公用波导，其下传信号波长为l4 9 0 nm和1 5 5 0 nm，上传信号波长为1 3 1 0 nm。进一步，所述阵列波导光栅l 1有一条输入波导和三条输出波导，输入波导与第一输入波导l0相连，中间输出波导与第二输入波导l3相连，另外二条输出波导分别与第一输出波导l 2、第二输出波导l 4相连；阵列波导光栅l l正向工作用于l 4 9 Onm和1 5 5 Onm下行 波长的分波，输出到第一输出波导l 2和第二输出波导1 4,逆向工作 用于l 3 1 Onm上行波长的上传，通过中间输出波导逆向上传到第一输 入波导1 0 ;三个波长工作于阵列波导光栅1 1三个不同的衍射级数。进一步，所述第一输出波导l 2和第二输出波导1 4可传输1 4 9 0nm或1 5 5 Onm下行波长。进一步，所述衬底l 0 O的材料是绝缘层上硅，其中上层硅厚度在 2pm到l lpm之间，刻蚀波导的宽度和深度符合波导的单模条件。本专利技术采用阵列波导光栅代替TFF，通过输出波导末端4 5度抛光， 在波导上侧组装探测器，大大降低了混合集成工艺难度，降低了三向器 成本。制作的三向器可用于EPON或GPON光网中，传输速率最高 可达2.5 Gb/s。附图说明图l是本专利技术的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。参照图1，在绝缘层上硅(S 0 I )衬底1 0 0上干法刻蚀制作三输 出波长阵列波导光栅l 1、第一输入波导l 0、第一输出波导l 2、第 二输出波导1 4和第二输入波导13，其中S 0 I上层硅厚度为5 nm， 所涉及的各波导厚度为5 pm，刻蚀波导的宽度为4nm，深度为2pm。。抛光第一输出波导l 2和第二输出波导1 4末端成4 5度角，用来将 输出光反射到波导上侧；在S 0 I衬底1 0 0上混合集成激光器1 5 ， 激光器l 5功能是发射1 3 1 0nm波长信号，上传用户数字和语音信号，其调制备速率为1.25Gbps;在第一输出波导l 2和第二输出波导1 4上侧混合集成面探测器1 6 、面探测器1 7 ，面探测器16和面探测器 17的功能是接收l 4 9 Onm数字、语音信号和1 5 5 0 nm模拟视频信 号，数字探测器的接收速率为].25Gbps。采用波导上侧集成面探测器的方 法，避免使用波导型探测器精确对准工艺，增大了制备容差。其中第一输入波导l 0位于阵列波导光栅1 l的左侧，第一输出波导 1 2、第二输入波导l 3、第二输出波导l 4分别位于阵列波导光栅1 l的右侧，阵列波导光栅l1的输入波导与第一输入波导10相连，中 间输出波导与第二输入波导1 3相连，两侧输出波导与第一输出波导1 2、第二输出波导l 4相连；第一输出波导l 2末端上侧通过4 5度角与面探测器1 6连接；第二 输出波导l 4末端上侧通过4 5度角与面探测器1 7连接。第一输出波 导1 2和第二输出波导1 4分别传输1 4 9 0 nm和1 5 5 0 nm波长信 号。第一输入波导l O为公用波导，第一输入波导l o和阵列波导光栅i 1的输入端相连，功能为进行下传波长l 4 9 Onm、 1 5 5 Onm的和上 传波长为l 3 1 Onm的双向传输任务。其中阵列波导光栅l l功能为正向工作可进行l 4 9 Onm和l 5 5 Onm下行波长的分波，输出到第一输出波导l 2和第二输出波导1 4，逆向工作可用于l 3 1 Onm上行波长的上传。阵列波导光栅1 l输 入波导与第一输入波导IO相连，输出波导有三条，中间输出波导可传输 1 3 1 Onm波长信号，两侧输出波导可输出1 4 9 Onm和1 5 5 Onm 波长信号；分别与第一输出波导l 2和第二输出波导1 4相连，用于下 传1 4 9 0 nm和1 5 5 0 nm波长信号；与第二输入波导1 3相连的输 出端口用于上传l 3 1 Onm波长信号，三个波长工作于阵列波导光栅l l三个不同的衍射本文档来自技高网...

【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（１００）；　一粗波分复用阵列波导光栅（１１），该阵列波导光栅（１１）制作在衬底（１００）的上面；　一第一输入波导（１０），该第一输入波导（１０）制作在衬底（１００）上，该第一输入波导（１０）在阵列波导光栅（１１）的一侧；　一第一输出波导（１２），该输出波导（１２）制作在衬底（１００）上，位于阵列波导光栅（１１）的另一侧；　一第二输出波导（１４），该输出波导（１４）制作在衬底（１００）上，与第一输出波导（１２）位于阵列波导光栅同一侧；　一第二输入波导（１３），该第二输入波导（１３）制作在衬底（１００）上，其一端与阵列波导光栅（１１）相连；　第一输出波导（１２）、第二输出波导（１４）和第二输入波导（１３）同处于阵列波导光栅（１１）的同一侧，与阵列波导光栅（１１）的三条输出波导相连；　一激光器（１５），该激光器（１５）混合集成在衬底（１００）上，该激光器（１５）的输出端与第二输入波导（１３）的一端相连接；　一第一监视面探测器（１６），该监视探测器（１６）混合集成在第一输出波导（１２）上，该监视探测器（１６）的接收窗口与第一输出波导（１２）的末端上侧相连接；　一第二监视面探测器（１７），该监视探测器（１７）混合集成在第二输出波导（１４）上，该监视探测器（１７）的接收窗口与第二输出波导（１４）的末端上侧相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安俊明，吴远大，李建光，李俊一，胡雄伟，
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[]