专利名称：双向阵列波导光栅及其应用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型为涉及一种阵列波导光栅及其应用装置，特别涉及一种可以双向复用 的阵列波导光栅及其应用装置。
背景技术：
目前绝大多数阵列波导光栅(Arranged Waveguide Grating, AWG)产品都是单 通道输入，多通道输出或多通道输入，单通道输出来实现光通信波长的解复用或复用功能。 而在光通信系统的应用中，常常是成对使用光复用和解复用功能，尤其在一些机箱式产品 中，经常是光复用、解复用模块集合在一个机箱中。这种机箱式产品通常是把2个AWG产品 放置在一个机箱中，一个作为光复用功能，另外一个作为解复用功能使用。另外AWG还应 用在实现更多通道(如80通道)，更低波长间隔(如50GHz)的复用、解复用功能的系统中，这 种单向的阵列波导光栅必须能够实现80通道输出，频率间隔为50GHz的AWG产品。对第一种阵列波导光栅的应用，这种成对使用AWG来实现复用和解复用功能的方 式在成本上比较高，而且由于要使用2个AWG，在应用中很难保证2个AWG的通道规划精确 一致，且所处的环境一致，而AWG本身对参数和环境一致性的要求使得成对使用的AWG很难 达到理想的复用和解复用效果。而对第二种阵列波导光栅的应用，生产这种产品的成本较 尚ο
发明内容针对现有技术中用两个AWG难以实现环境一致性和工艺复杂的缺点，提出了一种 新型的双向AWG及其应用。本实用新型提供一种双向阵列波导光栅，包括输入波导、输出波导、阵列波导光栅 和一对平板波导，所述输入波导和输出波导均具有一单通道和一组多通道的光信号通道。 复合光信号从输入波导的单通道输入后，经过所述阵列波导光栅和平板波导解复用成多个 单波光信号从输出波导的多通道输出；多条单波光信号从所述输入波导的多通道输入后， 经过所述阵列波导光栅和平板波导复用成一复合光信号从输出波导的单通道输出。所述输 入波导和输出波导的指定可逆，所述完成复用和解复用功能所经过的输入通道、输出通道 内的光信号可逆。本实用新型还揭露了一种利用所述双向AWG和梳状滤波器结合实现具有 更多通道、更窄间隔的功能。根据本实用新型所提供的双向AWG，能实现复用和解复用的AWG在环境一致下工 作，并且成本更节约，工艺简单。
图1是原有阵列波导光栅AWG的结构示意图。图2是本实用新型双向AWG的第一种实施方式的结构示意图。图3是本实用新型双向AWG的第二种实施方式的结构示意图。[0010]图4是本实用新型双向AWG的第三种实施方式的结构示意图。图5是本实用新型双向AWG的第四种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型最佳实施例。如图1所示，是现有技术中大多数AWG100的结构图，AWG100包括输入波导101、输 出波导105、阵列波导光栅103和两个作为星型耦合器的平板波导102和104。当一个复合 光信号经过输入波导101进入平板波导102后发生高斯远场衍射，光信号等相位地进入阵 列波导光栅103，由于相邻的阵列波导光栅间存在一个固定的光程差dL，从而使每个阵列 波导光栅103中传输的光信号产生一定的相位差。这样，从阵列波导光栅103末端输出来 的具有不同相位的同波长光束将在平板波导104的末端干涉聚焦。不同波长的光束由于位 相差异将聚焦于不同的位置，从而实现了光的解复用功能，复用过程是解复用的逆过程。在 目前的应用中，光波分复用和解复用采用两个普通的AWG分别实现。如图2所示，是本实用新型双向AWG200的第一种实施方式的结构示意图。在本实 施方式中，利用一片双向AWG 200实现光通道的复用和解复用功能，既节约了成本，又满足 了光波的复用和解复用功能处于同一环境下的要求。输入波导201包括41条通道，分成一 单通道A1和一组多通道的光信号通道A2…A41 ；输出波导205包括41条通道，也分成一单 通道B1和一组多通道的光信号通道化…B41。从输入通道A1输入的复合光信号经过平板 波导202和阵列波导光栅203的衍射和聚焦后，解复用成多个单波光信号分别从输出通道 B2- B41输出。从输入通道A^A41输入的多个单波光信号经过平板波导202和阵列波导光 栅203的衍射和聚焦后复用成复合光信号从输出通道B1输出。由于光具有可逆性，若把输出波导205当成输入波导使用，则输出通道A，B2…B41 当成输入通道使用，此时，输入波导201当成输出波导使用，输入通道A1, A2…A41当成输 出波导使用。从输入通道B1输入的复合光信号经过平板波导204和阵列波导光栅203的 衍射和聚焦后解复用成多个单波光信号分别从输出通道A2,…A41输出。从输入通道4，B3 …B41输入的单波光信号经过平板波导204和阵列波导光栅203的衍射和聚焦后复用成复 合光信号从输出通道A1输出。由于光具有互不干扰的特性，因此不论是同向还是逆向方向输入的复合或单波的 光信号在双向AWG200的各个单元之内，包括阵列波导光栅203内均不会产生相互的干扰， 可以保证从信号的完整性。如图3所示，是本实用新型双向AWG 300的第二种实施方式的结构示意图。在本实 施方式中，利用一片双向AWG 300实现了一对AWG的复用或解复用功能。当利用一片双向 AffG 300实现一对解复用功能的时候，与图2中第一种实施方式相同的是，从输入波导301 的输入通道A1输入的复合光信号经过平板波导302和阵列波导光栅303的衍射和聚焦后， 解复用成多个单波长光信号分别从输出通道艮…B41输出；与图2中第一种实施方式不同 的是，从输出波导305的输入通道B1输入的复合光信号经过平板波导304和阵列波导光栅 303的衍射和聚焦后，也解复用成多个单波长光信号分别从输出通道A^ A41输出。同样， 根据光的可逆性，将上述光路逆向使用，则双向AWG 300就实现了一对AWG的解复用功能。如图4所示，是本实用新型双向AWG 400的第三种实施方式的结构示意图。在本实施方式中，利用一片双向AWG 400实现了由一个双向40通道的AWG实现了 80通道输出 的功能。与图2中第二种实施方式不同的是，当输入通道A1在输入波导401上的入射点 不是处于与输出通道B1在输出波导405上的入射点相对应的位置。通过改变入射点的位 置，从输入通道A1输入的复合光信号经过平板波导402和阵列波导光栅403的衍射和聚 焦后解复用生成的多个单波长光信号与从输入通道B1经过平板波导404和阵列波导光栅 403的衍射和聚焦后解复用生成的多个单波长光信号的波长区间不同。适当调整输入通道 A1和输入通道B1的入射点，可以使得输出通道A^ A41输出的多个单波光信号和输出通道 化…B41输出的多个单波光信号形成连续的波长区间。假设从输出通道A^ A41输出间隔 为IOOGHz的40道单波光信号，光波信号的通道区间在198. IOThz 194. 20Thz (波长区间 为1513. 3W1543. 73nm)，则调整输入通道A1的入射点，从输出通道B2- B41输出间隔为 IOOGHz的40道单波光信号，光波信号的通道区间在194. IOThz 192. 20Thz (波长区间为 1544. 53^1559. 79 nm)，其中，输出通道化…B41输出的波长最短的光信号与从输出通道A^ A41输出的波长最长的光信号之间的间隔也为100GHz。如图5所示，是本实用新型双向AWG 500的第四种实施方式的结构示意图。在本实 施方式中，利用一片双向AWG 500实现了由一个双向40通道的AWG实现了 80通道输出、更 窄波长间隔的功能。利用一个梳状滤波器510将复合光信号梳开分成2个部分，梳状滤波 器510的特点在于，能将波长间隔较密的复合光信号间隔梳成波长间隔较稀的两路复合光 信号。在本实施方式中，假设输入的为带有80路波长、间隔为50GHz的复合光信号入… ，λ2，λ3，λ4...入79，入80)，贝IJ经过才荒状滤波器510后，复合光信号λ (X1, λ2，λ2，λ2... λ2, λ 80)被才荒成分另Ij带有40路波长、间隔为IOOGHz的λ Α ( λ i，λ 3， ... λ 77，λ 79)禾口 λ β (λ 2，λ 4，…λ 78，λ 80)ο将该具有50GHz偏置的复合光信号λ A和λ B分别连接到输入波 导501的输入通道A1和输出波导505的输入通道Bp合理设置输入通道A1在输入波导501 和输入通道B1在输出波导505的入射点，复合光信号λ Α经过平板波导502和阵列波导光 栅503的衍射和聚焦后，解复用成40道间隔为IOOGHz的单波光信号分别从输出通道艮… B41输出；从输入通道B1输入的复合光信号经过平板波导504和阵列波导光栅503的衍射 和聚焦后，解复用成40道间隔为IOOGHz的单波光信号分别从输出通道A2…A41输出。从 A2输出的光信号相比从化输出的光信号具有50GHz的偏移；同样，从其他输出通道，如，A41 输出的光信号相比从B41输出的光信号也具有50GHz的偏移。因此，从A2…A41和B2··· B41 输出的40道单波光信号按照波长间隔排列，带有梳状滤波器510的双向AWG就成为了单输 入、80通道、解复用后间隔为50GHz输出的AWG装置。同样，根据光的可逆性，如果将本实施 方式中的复合光信号和80通道单波光信号的方向反向操作，则本实施方式可以看成是80 通道输入、输出由80通道间隔为50GHz的单波光信号组成的复合光信号的AWG装置。以上只是根据本实用新型的宗旨举出的4个典型实施方式，在其他实施方式中， 双向AWG不仅局限于只有40通道的AWG，也不局限于光信号的输出方向，即复用与解复用 功能；光信号的间隔也不限于本实用新型所揭露的IOOGHz或者50GHz，只要是利用调整双 向AWG装置的输入/输出波导上输入/输出通道的入射点，双向光信号通过同一阵列波导 光栅和平板波导得到双向的复用/解复用的功能均属于本实用新型的范畴。
权利要求1.一种双向阵列波导光栅，包括输入波导、输出波导、阵列波导光栅和一对平板波导， 其特征在于，所述输入波导和输出波导均具有一单通道和一组多通道的光信号通道；复合 光信号从输入波导的单通道输入后，经过所述阵列波导光栅和平板波导解复用成多个单波 光信号从输出波导的多通道输出；多条单波光信号从所述输入波导的多通道输入后，经过 所述阵列波导光栅和平板波导复用成一复合光信号从输出波导的单通道输出；所述输入波 导和输出波导的指定可逆，所述完成复用和解复用功能所经过的输入通道、输出通道内的 光信号可逆。
2.如权利要求1所述的双向阵列波导光栅，其特征在于，所述双向阵列波导光栅可以 设置成复合光信号从所述输出波导的单通道输入后，经过所述阵列波导光栅和平板波导解 复用成多个单波光信号从输入波导的多通道输出；复合光信号从输入波导的单通道输入 后，经过所述阵列波导光栅和平板波导解复用成多个单波光信号从输出波导的多通道输出ο
3.如权利要求1所述的双向阵列波导光栅，其特征在于，所述双向阵列波导光栅可以 设置成多条单波光信号从所述输入波导的多通道输入后，经过所述阵列波导光栅和平板波 导复用成一复合光信号从输出波导的单通道输出；多条单波光信号从所述输出波导的多通 道输入后，经过所述阵列波导光栅和平板波导复用成一复合光信号从输入波导的单通道输出ο
4.如权利要求1所述的双向阵列波导光栅，其特征在于，所述双向阵列波导光栅可以 设置成多条单波光信号从所述输入波导的多通道输入后，经过所述阵列波导光栅和平板波 导复用成一复合光信号从输出波导的单通道输出；复合光信号从输入波导的单通道输入 后，经过所述阵列波导光栅和平板波导解复用成多个单波光信号从输出波导的多通道输出ο
5.如权利要求2所述的双向阵列波导光栅，其特征在于，所述输入波导上单通道的入 射点和输出波导上单通道的入射点选取不同的位置，使得输出波导上多通道输出的波长最 长的光信号相比于输入波导上多通道输出的波长最短的光信号之间的波长间隔等于多通 道输出波长两两之间的波长间隔；上述过程中光信号的方向可逆。
6.如权利要求2所述的双向阵列波导光栅，其特征在于，所述输入波导上单通道的入 射点和输出波导上单通道的入射点选取不同的位置，使得输入波导上多通道输出的波长最 长的光信号相比于输出波导上多通道输出的波长最短的光信号之间的波长间隔等于多通 道输出波长两两之间的波长间隔；上述过程中光信号的方向可逆。
7.一种由如权利要求2所述双向阵列波导光栅生成的AWG装置，其特征在于，所述AWG 装置还包括梳状滤波器，所述输入波导和输出波导均具有一单通道和一组多通道的光信号 通道；所述梳状滤波器将波长间隔较密的复合光信号间隔梳成波长间隔较稀的两路复合光 信号分别连接到输入波导的输入通道和输出波导的输入通道，从输入波导输入的复合光信 号经过阵列波导光栅和平板波导后解复用成多个等波长间隔的单波光信号从输出波导的 多通道输出；从输出波导输入的复合光信号经过阵列波导光栅和平板波导后解复用成多个 单波光信号从输入波导的多通道输出。
8.如权利要求7所述的AWG装置，其特征在于，所述输入波导上单通道的入射点和输出 波导上单通道的入射点选取不同的位置，使得输出波导上多通道输出的每一个单波光信号相比于输入波导上多通道输出的对应位置的单波光信号有半个波长间隔的偏置。
专利摘要本实用新型提供一种双向阵列波导光栅，包括输入波导、输出波导、阵列波导光栅和一对平板波导，输入波导和输出波导均具有一单通道和一组多通道的光信号通道。复合光信号从输入波导的单通道输入后，经过阵列波导光栅和平板波导解复用成多个单波光信号从输出波导的多通道输出；多条单波光信号从输入波导的多通道输入后，经过阵列波导光栅和平板波导复用成一复合光信号从输出波导的单通道输出。输入波导和输出波导的指定可逆，完成复用和解复用功能所经过的输入通道、输出通道内的光信号可逆。本实用新型还揭露了一种利用所述双向AWG和梳状滤波器结合实现具有更多通道、更窄间隔的光复用和解复用功能。
文档编号G02B6/12GK201867510SQ20102060376
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者陈贵明 申请人:深圳新飞通光电子技术有限公司