专利名称：一种可调光功率分配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种可调光功率分配器。
背景技术：
随着光纤网络逐渐向干线网、城域网、接入网等网络深入扩展和应用，保 证光纤网络安全可靠的运行、提高网络的生存性与灵活性成为一个紧要的课' 题。
为解决好上述课题，必须重点解决以下三个方面的问题网络安全监控、 网络拓扑扩张、网络接点动态增加。而可调光功率分配器在解决这三个方面问
题扮演着极其重要的角色。特别是FTTH (光纤到户)与CATV (有线电视) 的数字化改造，接入网络的变化越来越复杂，使得网络接点的动态改变与光能 量的动态分配等需求变得尤为迫切。
目前，由于缺乏有效的可调谐光功率分配器件，网络的灵活性与生存性受 到很大的限制。固定功率分配器件在很大程度上限制了网络的发展，在需要增 加用户或者单元的时候由于功率不够需要重新进行网络布局与规划，给施工与 未来的发展带来很大的不方便。因此为提高组网的灵活性、生存性，需要采用 可调的光功率分配器。
基于目前国内外现状，可调光功率分配器从结构方面分为三大类纤维光 学可调光功率分配器，微光学可调光功率分配器，集成光学结构的可调光功率 分配器。 一般的可调光功率分配器采用在普遍光纤型耦合器的熔锥部分加应力 的方法来改变两个出口的分光比。这种方法的缺点是可调整范围小，偏振相关200910036616.3
度高，控制精度低，因此应用价值十分有限。而微光学可调光功率分配器是基 于双折射晶体分光合光及偏振干涉技术，通过步进电机来控制光束入射到波片 位置而改变波片相位，从而改变分光比。这种方法的缺点是制造体积比较大， 而且对震动敏感。因此也很难适应光纤网络的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的基于沟道波导的设计方案，提供一种能 够提高光网络的灵活性和生存性，并且制造简单、容易耦合、质量可靠，且方 便大规模生产的可调光功率分配器。
为解决上述目的，本发明采用如下技术方案
一种可调光功率分配器，包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口和 光功率分配器件，所述光功率分配器件依次由环行器、沟道波导和折射率大于 沟道波导的常规波导耦合组成，沟道波导上设有用于调节两沟道波导之间中间 间隙的微调装置。
所述沟道波导的中间间隙在0到0.18微米之间变化。
所述第一输出端口是入射光束传输到沟道波导和常规波导耦合交界处通 过常规波导透射的引出端口 ，所述第二输出端口是入射光束传输到沟道波导和 常规波导耦合交界处反射出的光束通过环形器的引出端口。
光束从输入端进入，通过环行器进入到两沟道间间隙相当小的具有低折射 率的沟道波导结构中，光束能够稳定传输，当光传输到沟道波导与常规波导的 交界处，由于两种介质有效折射率不同，产生部分反射和部分的透射，反射出 的光束通过环形器引出作为一个输出端，透射到常规波导中的光束，引出作为 另外一个输出端。当改变两沟道波导间的间隙尺寸时，沟道结构中的有效折射率会相应变化，从而在沟道波导与常规波导的交界处反射率也跟随变化，因此 在交界处反射出的光束能量也因此而改变，从而达到光功率的动态分配。 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
1. 本发明是一种可调光功率分配器，利用基于沟道波导可改变反射率的元 件来改变反射率，从而灵活改变两输出端口的分光比，使得工程师可以更灵活 的设计和配置光网络；
2. 本发明是一种全新的光通信器件的设计方案，可以增加光网络的灵活性 和生存性；
3. 本发明制造简单，容易耦合，质量可靠，方便大规模生产。
图1为本发明可调光功率分配器工作原理结构图； 图2为本发明沟道波导剖面其中，l是输入端口， 2是第一输出端口， 3是第二输出端口， 4是环行器， 51和52是沟道波导，6是常规波导，7为微调装置。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示， 一种可调光功率分配器，包括一个输入端口l、第一输出端口 2、第二输出端口3及其光功率分配器件，所述光功率分配器件依次由环行器4、 沟道波导51、 52和折射率大于沟道波导的常规波导6耦合组成。三者耦合在一 起，进行精确的对准以减少损耗。入射光束从输入端l出射，经过环行器4，进 入沟道波导51、 52稳定传输，沟道波导51、 52间隙的尺寸可以通过拨动微调装 置7旋转钮来调整，当光束传输到沟道波导51、 52和常规波导6耦合交界处，产 生部分的反射和部分的透射，反射的光束通过环行器引出作为一个输出端口3， 透射的光束通过常规波导引出作为另外 一个输出端口 2 。沟道波导改变分光比的机理如下利用光场被限制在亚波长量级的波导结 构中，在两个波导之间距离很近的情况下，光场会集中限制在波导之间的低折 射率间隙中，并且能够稳定传输。由于光场被限制在低折射率材料中，所以在 这个实施例中为简化制作的难度，选用空气作为两沟道波导间间隙中的介质，
选用硅作为波导材料。如图2所示，两沟道波导间隙Wg的尺寸为100nm，硅 材料(Si)的宽度w为220nm，厚度h为250nm。这种波导与相同结构的常 规波导比较，有较低的折射率。通过调整微调架改变波导的间隙尺寸，有效折 射率m在一定范围内发生变化，相应地沟道波导与常规波导耦合交界面处会 反射率r相应地发生变化，反射率r与有效折射率m的关系如下
…L 丑+ 1
其中n2为常规波导的有效折射率。在保持沟道波导总体宽度不变的情况 下，改变沟道波导中间间隙的尺寸，可以得到不同的有效折射率m,这样，反 射率r就会发生改变，能量的分配就会出现变化，通过环行器将反射的能量引 出，就得到一个功率可调的光功率分配器件。
由于沟道波导理论的限制，其折射率的改变为l<ni<n2，因此，界面的反 射率变化范围理论上为0到0.55之间。在实际制作过程中，硅材料的有效折 射率为3.45，中间间隙在0到0.18微米变化的时候，沟道波导的有效折射率 在1.36到2.54之间变化，并随着间隙的增大而减小。同时，界面的反射率从 0增加到0.33。折射率差越大，界面反射率越高。
综上所述，本发明的核心是光束在亚波长量级的沟道波导结构中能够稳定 传输的光场效应，改变两沟道波导间的间隙以调整其有效折射率，相应改变沟道波导和常规波导交界处反射能量的可调光功率分配器，是其通过调整两沟道 波导间的间隙尺寸来控制光功率分配器的分光比。
权利要求
1、一种可调光功率分配器，包括输入端口(1)、第一输出端口(2)、第二输出端口(3)及其光功率分配器件，其特征在于所述光功率分配器件依次由环行器(4)、沟道波导(51)、(52)和折射率大于沟道波导的常规波导(6)耦合组成，所述沟道波导(51)、(52)上设有用于调节沟道波导(51)、(52)之间中间间隙的微调装置(7)。
2、 根据权利要求1所述的可调光功率分配器，其特征在于所述沟道波导 (51、 52)的中间间隙为0 0.18微米。
3、 根据权利要求1或2所述的可调光功率分配器，其特征在于第一输出 端口 (2)是入射光束传输到沟道波导和常规波导耦合交界处通过常规波导(6) 透射的引出端口，第二输出端口 (3)是入射光束传输到沟道波导和常规波导 耦合交界处反射出的光束通过环形器(4)的引出端口。
全文摘要
本发明提供一种可调光功率分配器，包括输入端口(1)、第一输出端口(2)、第二输出端口(3)及其光功率分配器件，所述光功率分配器件依次由环行器(4)、沟道波导(51)、(52)和折射率大于沟道波导的常规波导(6)耦合组成，所述沟道波导(51)、(52)上设有用于调节沟道波导(51)、(52)之间中间间隙的微调装置(7)。本发明利用基于沟道波导可改变反射率的元件来改变反射率，从而灵活改变两输出端口的分光比，本发明能够提高光网络的灵活性和生存性，并且制造简单，容易耦合，质量可靠，方便大规模生产。
文档编号G02B6/28GK101477226SQ20091003661
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者朱梅丽, 郑力明 申请人:暨南大学