专利名称：多层耦合的光开关阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光通信技术领域，特别涉及用于多路光波上、下载的器件。
本实用新型多层耦合的光开关阵列，由传输波导，上、下载波导和耦合光栅构成，其特征在于该多层耦合的光开关阵列结构上分为两层，传输波导有M条，在传输层内平行排列，垂直对应每条传输波导在另一上、下载层内有上载波导和下载波导，各条传输波导和其上载波导、下载波导之间通过耦合光栅进行耦合，M≥2。
所述的多层耦合的光开关阵列，其进一步的特征在于所述耦合光栅可以采用电光、声光或热光效应动态形成。
所述的多层耦合的光开关阵列，所述传输层内传输波导两端还可分别连接分波器和合波器，再与另一上下载层上、下载波导以及耦合光栅集成，构成光分叉复用器件。
本实用新型能够提高集成光分叉复用器件的集成度。以四信道光分叉复用为例。如果采用平面集成技术，上下载波导一定与传输波导相交，为了减少相交处的串扰，相交的角度必须满足一定的值。如，在相同的波导情况下(芯层折射率1.51，包层折射率1.5的5μm×5μm对称波导)，相交角度为10°时，串扰达到-18dB。为了达到实用的-25dB以上，相交角度必须大于14°。此时，如果最小弯曲半径为20000μm，传输波导间距必须大于594μm，约600μm。下载波导与四根传输波导相交后所占区域，即下载耦合区区域为1800μm×8292μm。如果采用多层耦合技术，对相交角度没有限制，传输波导间距可以选择合适的间距，如150μm，这样，下载波导与四根传输波导下载耦合区区域为450μm×4218μm，面积为平面技术的13％，长度为平面技术的51％。因此，采用多层耦合的光开关阵列，可以大大提高器件的集成度。从而能够增加器件功能，降低器件成本，提高产品可靠性，并能实现动态上下载。
图1-(A)为本实用新型纵向剖面示意图。
图1-(B)为图1-(A)的A-A面剖视图。
图1-(C)为图1-(A)的B-B面剖视图。
图1-(D)为图1-(A)的D-D面剖视图。
图1-(E)为图1-(A)的C-C面剖视图。
图2表示分层耦合的耦合处结构，图2(a)为不加光栅的情况；图2(b)为加光栅时的情况。
图3表示将分波器+光开关阵列+合波器集成到一块芯片上构成集成光交叉复用系统的技术方案。
图4为图3所表示的技术方案中传输层的结构。
分层耦合见图2耦合处结构，以波长为λ1的光波下载为例，其中1为传输波导，8为下载波导，21为包层，图2(a)不加光栅时，波长为λ1的光线35直接从传输波导1通过。图2(b)加光栅时，波长为λ1的光线35在1中传播时受到耦合光栅22的作用耦合到下载波导8，变为下载光波36。为了减少层之间的串扰，不同层的波导可以是不同的。在耦合处的光栅可以采用电光、声光或热光效应来形成。当需要进行上下载时，控制信号加在光栅电极上，在上下载层形成光栅，耦合处就可以实现传输层和上下载层之间的耦合，从而实现上下载。在不需要上下载时，由于不同层之间的波导不同，几乎没有层之间的耦合。
结合图1和图2，对光波的下载和上载予以说明。波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4的光波分别进入传输波导1、2、3、4，若耦合光栅电极16、15、14、13加电，波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4的光波将分别耦合进下载波导8、7、6、5，完成下载任务，否则，上下两层波导间将不耦合；若耦合光栅电极17、18、19、20加电，波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4的光波将分别从上载波导9、10、11、12耦合进传输波导1、2、3、4，完成上载任务，否则，上下两层波导间将不耦合。可见，适当控制光栅电极，可以达到分层动态上下载的目的。
图3给出分波器+光开关阵列+合波器集成为光交叉复用系统的技术方案，其中，传输层的分波器30和合波器32采用波导阵列开关(AWG)。当含多波长λ1、λ2、λ3、λ4的光信号经光纤31和波导阵列开关分波器30后，由4根波导1、2、3、4直接传输至波导阵列开关合波器32复用，合波经光纤33射出，信号从传输波导1、2、3、4上进行下载和上载。上下载层与之对应区域称为耦合区；上下载层的下载波导5、6、7、8和上载波导9、10、11、12在耦合区通过下载耦合光栅22、23、24、25和上载耦合光栅26、27、28、29控制下，下载波导8、7、6、5和上载波导9、10、11、12可以与传输层的相应传输波导1、2、3、4耦合，从而实现分层上下载。注意，图中，5、6、7、8、9、10、11、12在上下载层，其它在传输层。
图4为图3所示技术方案传输层的结构，图中4个椭圆形为罗兰圆(圆形平板波导)。
权利要求1.一种多层耦合的光开关阵列，由传输波导，上、下载波导和耦合光栅构成，其特征在于该多层耦合的光开关阵列结构上分为两层，传输波导有M条，在传输层内平行排列，垂直对应每条传输波导在另一上、下载层内有上载波导和下载波导，各条传输波导和其上载波导、下载波导之间通过耦合光栅进行耦合，M≥2。
2.如权利要求1所述的多层耦合的光开关阵列，其特征在于所述耦合光栅可以采用电光、声光或热光效应动态形成。
3.如权利要求1或2所述的多层耦合的光开关阵列，其特征在于所述传输层内传输波导两端可分别连接分波器和合波器，再与另一上下载层上、下载波导以及耦合光栅集成，构成光分叉复用器件。
专利摘要一种多层耦合的光开关阵列,属于光通信技术领域,特别涉及用于多路光波上、下载的器件,采用多层耦合的方式,解决平面集成技术中耦合器弯曲的问题,减少对基片尺寸的要求,从而降低产品成本,提高可靠性。该光开关阵列结构上分为两层,传输波导有M条,在传输层内平行排列,垂直对应每条传输波导在另一上下载层内有上载波导和下载波导,各条传输波导和其上、下载波导之间通过耦合光栅进行耦合。所述耦合光栅可以采用电光、声光或热光效应动态形成;所述传输层内传输波导两端可分别连接分波器和合波器,再与另一上下载层上、下载波导以及耦合光栅集成,构成光分叉复用器件。
文档编号G02B6/34GK2497328SQ01251878
公开日2002年6月26日 申请日期2001年9月14日 优先权日2001年9月14日
发明者许振鄂, 朱大庆, 陆冬生, 张立国 申请人:华中科技大学