专利名称：一种提高输出均匀性的改进型y分支功分器的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于平面光波导回路的级联光功率分配器，尤其是涉及一种提高输出均匀性的改进型Y分支功分器。
背景技术：
多输出波导的光功率分配器，常采用1×2的Y分叉级联所组成。由于，级联光功率分配器的长度与输出信号路数和输出波导间距成比例，而输出波导的间距由光纤直径确定，因而，当输出信号路数较多时，平面回路光波导器件的长度将变得过长，从而使得器件难于制作，传输损耗大，器件尺寸变大。如果缩短Y分叉级之间的长度，则会由于直波导过短，光场不稳定而影响下一级分叉的光分均匀性。
发明内容
为了克服多输出波导光功率分配不均匀，器件过长的问题，本发明的目的在于提供了一种提高输出均匀性的改进型Y分支功分器，它能有效减小器件长度，提高器件的均匀度。
本发明解决该问题所采用的技术方案是在Y分支的输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的直波导。
所述的直波导宽度W为6～11μm；所述的窄波导宽度W1对应为2～6μm、长度L为900～1200μm，直波导和窄波导间距d为15～28μm。
在输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的波导的改进型Y分支功分器，能级联构成1×NY分支功分器。
本发明具有的有益效果是当输入波长为1.55μm时，本发明器件每级Y分支比以往的均匀性提高0.06dB，并对器件的损耗几乎不会产生影响，制作的容差也较好，这对于器件的制作和应用是非常重要的。本发明能够将一路通过光纤传输的光信号均匀分配到多条光纤通路，它可应用于光通讯和光信号处理，特别是光纤到户，光纤有线电视等。
图1是以往的Y分支结构；图2是本发明的Y分支结构；图3是由本发明的Y分支结构级联构成的1×4Y分支功分器。
具体实施例方式
如图1所示，是以往Y分支结构，输入波导延伸到分叉区，两侧无单模波导。
如图2所示，本发明是在Y分支的输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的直波导。所述的直波导宽度W为6～11μm；所述的窄波导宽度W1对应为2～6μm、长度L为900～1200μm，直波导和窄波导间距d为15～28μm。
如图3所示，在输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的波导的改进型Y分支功分器，能级联构成1×NY分支功分器，图3为1×4Y分支功分器。
用1×2Y分支功率分配器级联成1×N的Y分支光功分器，在Y分支多模波导分叉前端的直波导两侧放置两根单模过滤波导，窄波导的末端向外弯曲，其末端与Y分支多模分叉波导区的前端平齐。这样，通过单模波导对一阶模的滤除作用，使各级Y分支的输出均匀性提高，从而提高整个1×NY分支光功分器的输出均匀性。
为了降低整个器件的损耗，Y分支的输入直波导通常被设计在一阶模的临界截止点。在Y分支处含有多模结构，除基模外，还能支持高阶模，比如一阶模，基本模和其它偶阶模的模场都具有对称性(一般的平面光波导芯层两边的包层折射率是相同的)，在折射率对称分布的情况下，一阶模应是不对称的。对称的导模不会引起Y分支和多模干涉结构输出的不对称(功分不均匀)，引起Y分支功分不均匀的原因主要是存在一阶模。如果输入场是对称的，那么根据模式的耦合理论就可以知道，一阶模是不会产生的。在1×NY分支光功分器中，前一级Y分叉后是弯曲波导，光在传输过程中由于波导相对于传输方向是不断变化的，沿着弯曲波导传播的光场中心会偏离波导中心，造成光场相对于波导不对称，从而激发出高阶模，并沿输入直波导进入Y分支多模区，导致Y分支输出不均匀。
平行设置的两条波导，当两波导传播系数相同时，两个导模之间的功率可以相互100％耦合，所以把多模波导一阶模与两旁单模波导的基模有效折射率Neff设计成相等，则2πλ(ncore2-Neff2)1/2W=π+2arctan[(Neff2-nclad2ncore2-Neff2)12η],2πλ(ncore2-Neff2)1/2W1=2arctan[(Neff2-nclad2ncore2-Neff2)12η],]]>
其中，λ为真空波长，ncore、nclad分别是芯层和包层的折射率，η＝1，TE模；η＝n2core/n2clad，TM模。
为了防止多模波导中的基模随着一阶模被耦合出去，可以通过软件模拟，选取适当的单模波导与多模波导的间距、长度来达到最优化的耦合效果。图中的窄波导末端弯波导是为了将耦合到单模波导中的光场偏离输入直波导而辐射掉，以避免该光场又耦合回输入直波导。
本发明采用在Y分支的输入直波导两侧放置两支起模式过滤作用的单模波导结构，把Y分支输入直波导中的一阶模耦合出去，可以在对器件长度及损耗影响甚微的情况下，改善器件输出的均匀性。
权利要求
1.一种提高输出均匀性的改进型Y分支功分器，其特征在于在Y分支的输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的直波导。
2.根据权利要求1所述的一种提高输出均匀性的改进型Y分支功分器，其特征在于所述的直波导宽度W为6～11μm；所述的窄波导宽度W1对应为2～6μm、长度L为900～1200μm，直波导和窄波导间距d为15～28μm。
3.根据权利要求1所述的一种提高输出均匀性的改进型Y分支功分器，其特征在于在输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的波导的改进型Y分支功分器，能级联构成1×NY分支功分器。
全文摘要
本发明公开了一种提高输出均匀性的改进型Y分支功分器。在Y分支的输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的直波导。在输入直波导两侧分别设置一段宽度窄的波导的改进型Y分支功分器，能级联构成1×NY分支功分器。当输入波长为1.55μm时，本发明器件每级Y分支比以往的均匀性提高0.06dB，并对器件的损耗几乎不会产生影响，制作的容差也较好，这对于器件的制作和应用是非常重要的。本发明能够将一路通过光纤传输的光信号均匀分配到多条光纤通路，它可应用于光通讯和光信号处理，特别是光纤到户，光纤有线电视等。
文档编号G02B6/28GK1975483SQ20061015517
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月12日 优先权日2006年12月12日
发明者李锡华, 周强, 江晓清, 杨建义, 郝寅雷, 王明华 申请人:浙江大学