专利名称：一种plc光分路器芯片中的集成光学波导结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于集成光学领域，尤其涉及ー种玻璃基集成光学中光波导的2x2非对称X结耦合结构及其应用。
背景技术：
光耦合器是光通信网络中用得比较多的ー种器件，是ー种重要的无源器件。目前普遍采用的是光纤熔融拉锥法制备。将两根单模光纤除去外包层和涂覆层，将裸露出来的芯层靠拢，在高温下加热熔融，井向两侧拉伸。这样两根芯层便彼此靠近在一起达IOymt右，光能量可以互相耦合。制作过程中实时测试，实时监测分光比，根据反馈结果控制熔融拉锥过程。但是，光纤熔融拉锥制得的耦合器件比较长，若用在2 X 4，2 X 8，2 X 16，2 X 32， 2X64，2X 128，2X 256器件中，则器件总长度会很大。并且这种耦合器的分光比与光波长有关，带宽平坦度不好。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种长度小，带宽平坦度好，易于集成的PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在干，该结构包括直波导，以及直波导两端分别连接的第一输入弯曲波导、第二输入弯曲波导、第一输出弯曲波导和第二输出弯曲波导，构成2X2的X结型耦合结构，所述的第二输入弯曲波导的宽度大于第一输入弯曲波导的宽度，所述的第一输入弯曲波导和第二输入弯曲波导的曲率半径相等或不等。所述的第一输入弯曲波导的宽度为I. 5 10 μ m，曲率半径为200000 2000000 μ m，起点处与水平方向的夹角为O. 5 10度，末端与直波导相接，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导的宽度为2 20 μ m，曲率半径为200000 2000000 μ m，起点处与水平方向的夹角为O. 5 10度，末端与直波导相接，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的直波导的宽度为第二输入弯曲波导的宽度与第一输入弯曲波导的宽度之和，长度为O 1000 μ m,直波导与水平方向的夹角为O度，直波导前端连接第一输入弯曲波导和第二输入弯曲波导，后端连接第一输出弯曲波导和第二输出弯曲波导。所述的直波导的宽度为3. 5 30 μ m。所述的第一输出弯曲波导的宽度为I. 5 15 μ m，曲率半径为15000 100000 μ m，起点处与水平方向的夹角为O. I I度，末端与水平方向的夹角为0.7 20度。所述的第二输出弯曲波导的宽度为I. 5 15 μ m，曲率半径为15000 100000 μ m，起点处与水平方向的夹角为O. I I度，末端与水平方向的夹角为0.7 20度。所述的第二输出弯曲波导的宽度等于第一输出弯曲波导的宽度，且第一输出弯曲波导的宽度与第二输出弯曲波导的宽度之和等于直波导的宽度，所述的第二输出弯曲波导的曲率半径等于第一输出弯曲波导的曲率半径，所述的第二输出弯曲波导起点处与水平方向的夹角等于第一输出弯曲波导起点处与水平方向的夹角，所述的第二输出弯曲波导末端与水平方向的夹角等于第一输出弯曲波导末端与水平方向的夹角。与现有技术相比，本实用新型2X2非対称X结耦合结构，主要用于光能量的均分和合波，是用在PLC光分路器2XN型芯片中的集成光学波导结构，这种结构包含两个输入端和两个输出端。光从两个输入端的任意ー个输入，都可以达到平均分成两束光的功能。两个输出端把一分为ニ的光能量传播给后续的光路，以完成其它目的或功能。将该非対称X结耦合结构作为第一级，后续依次连接Y分叉结构，可以得到2 X 4，2 X 8，2 X 16，2 X 32， 2X64,2X128,2X256 功能性器件。与普通的 IXN 器件相比(N = 4，8，16，32，64，128，256)，输入端多了一路备用通道，在光纤网络有一路故障时，可以切换到备用通道继续使用，提高了光网络的可靠性。本实用新型结构跟光纤熔融拉锥型光耦合器相比，具有长度小，带宽平坦度好，易于集成的优点。本实用新型推出的PLC集成光学芯片型的2X2耦合器，它的优点有(I)损耗对传输光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要；(2)分光均匀，可以将信号均匀分配给用户；(3)结构紧凑，体积小，配合1X2的Y分叉波导，可以设计成2 X 4，2 X 8，2 X 16，2X32,2X64,2X 128,2X256等器件，单芯片的通道数多；(5)多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。
图I为本实用新型的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例I如图I所示，ー种PLC光分路器2XN型芯片中的集成光学波导结构，该结构包括直波导111，以及直波导两端分别连接的第一输入弯曲波导101、第二输入弯曲波导106、第ー输出弯曲波导114和第二输出弯曲波导119，构成2X2的X结型耦合结构。所述的第一输入弯曲波导101的宽度W102为I. 5 μ m，曲率半径R103为200000 μ m，起点处与水平方向的夹角A104为O. 5度，末端与直波导相接于点P105，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导106的宽度W107为2 μ m，曲率半径R108为200000 μ m，起点处与水平方向的夹角A109为O. 5度，末端与直波导相接于点Pl 10，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导106的宽度W107大于第一输入弯曲波导101的宽度W102，所述的第一输入弯曲波导101和第二输入弯曲波导106的曲率半径相等。所述的直波导111的宽度Wl 12为第二输入弯曲波导106的宽度W107与第一输入弯曲波导101的宽度W102之和，即直波导111的宽度W112为3· 5μπι，长度L113为O μ m，直波导111与水平方向的夹角为O度，直波导111前端连接第一输入弯曲波导101和第二输入弯曲波导106，后端连接第一输出弯曲波导114和第二输出弯曲波导119。所述的第一输出弯曲波导114的宽度W115为I. 75 μ m，曲率半径R116为15000μπι，起点处与水平方向的夹角Α117为O. I度，末端与水平方向的夹角Α118为O. 7度。所述的第二输出弯曲波导119的宽度W120为I. 75 μ m，曲率半径R121为15000 μ m,起点处与水平方向的夹角A122为O. I度，末端与水平方向的夹角A123为O. 7度。所述的第二输出弯曲波导119的宽度W120等于第一输出弯曲波导114的宽度W115，且第一输出弯曲波导114的宽度Wl 15与第二输出弯曲波导119的宽度W120之和等于直波导111的宽度Wl 12，所述的第二输出弯曲波导119的曲率半径R121等于第一输出弯曲波导114的曲率半径Rl 16，所述的第二输出弯曲波导119起点处与水平方向的夹角A122等于第一输出 弯曲波导114起点处与水平方向的夹角Al 17，所述的第二输出弯曲波导119末端与水平方向的夹角A123等于第一输出弯曲波导114末端与水平方向的夹角Al 18。实施例2參见图I所示，ー种PLC光分路器2XN型芯片中的集成光学波导结构，该结构包括直波导111，以及直波导两端分别连接的第一输入弯曲波导101、第二输入弯曲波导106、第一输出弯曲波导114和第二输出弯曲波导119，构成2X2的X结型耦合结构。所述的第一输入弯曲波导101的宽度W102为10 μ m，曲率半径R103为2000000 μ m，起点处与水平方向的夹角A104为10度，末端与直波导相接于点P105，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导106的宽度W107为20 μ m，曲率半径R108为2000000 μ m，起点处与水平方向的夹角A109为10度，末端与直波导相接于点Pl 10，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导106的宽度W107大于第一输入弯曲波导101的宽度W102，所述的第一输入弯曲波导101和第二输入弯曲波导106的曲率半径相等。所述的直波导111的宽度W112为第二输入弯曲波导106的宽度W107与第一输入弯曲波导101的宽度W102之和，所述的直波导111的宽度W112为30μπι，长度L113为1000 μ m，直波导111与水平方向的夹角为O度，直波导111前端连接第一输入弯曲波导101和第二输入弯曲波导106，后端连接第一输出弯曲波导114和第二输出弯曲波导119。所述的第一输出弯曲波导114的宽度Wl 15为15 μ m，曲率半径Rl 16为100000 μ m，起点处与水平方向的夹角A117为I度，末端与水平方向的夹角A118 20度。所述的第二输出弯曲波导119的宽度W120为15 μ m，曲率半径R121为100000 μ m，起点处与水平方向的夹角A122为I度，末端与水平方向的夹角A123为20度。所述的第二输出弯曲波导119的宽度W120等于第一输出弯曲波导114的宽度W115，且第一输出弯曲波导114的宽度W115与第二输出弯曲波导119的宽度W120之和等于直波导111的宽度W112，所述的第二输出弯曲波导119的曲率半径R121等于第一输出弯曲波导114的曲率半径Rl 16，所述的第二输出弯曲波导119起点处与水平方向的夹角A122等于第一输出弯曲波导114起点处与水平方向的夹角A117，所述的第二输出弯曲波导119末端与水平方向的夹角A123等于第一输出弯曲波导114末端与水平方向的夹角Al 18。实施例3其中第一输入弯曲波导101的宽度W102为5 μ m，曲率半径R103为1000000 μ m，
起点处与水平方向的夹角A104为5度，末端与直波导相接于点P105，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导106的宽度W107为10 μ m，曲率半径R108为1500000 μ m,起点处与水平方向的夹角A109为5度，末端与直波导相接于点Pl 10，在相接点处与水平方向的夹角为O度。所述的第二输入弯曲波导106的宽度W107大于第一输入弯曲波导101的宽度W102，所述的第一输入弯曲波导101和第二输入弯曲波导106的曲率半径不等。所述的直波导111的宽度Wl 12为15 μ m，长度LI 13为500 μ m。所述的第一输出弯曲波导114的宽度Wl 15为7. 5 μ m，曲率半径Rl 16为50000 μ m，起点处与水平方向的夹角Al 17为O. 5度，末端与水平方向的夹角Al 18为10度。所述的第二输出弯曲波导119的宽度W120为7. 5 μ m，曲率半径R121为50000 μ m，起点处与水平方向的夹角A122为O. 5度，末端与水平方向的夹角A123为10度。其余同实施例I。将本实用新型作为第一级结构，后面连接Y型分支结构，可构成2X4的分支结构、2X8的分支结构、2X 16的分支结构、2X32的分支结构、2X64的分支结构、2X 128的分支结构或2X256的分支结构等等。并合理调整其分支结构的參数，可以缩短器件总体长度。
权利要求1.ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在干，该结构包括直波导，以及直波导两端分别连接的第一输入弯曲波导、第二输入弯曲波导、第一输出弯曲波导和第ニ输出弯曲波导，构成2 X 2的X结型耦合结构，所述的第二输入弯曲波导的宽度大于第一输入弯曲波导的宽度。
2.根据权利要求I所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在干，所述的第一输入弯曲波导的宽度为I. 5 10 μ m，曲率半径为200000 2000000 μ m,起点处与水平方向的夹角为O. 5 10度，末端与直波导相接，在相接点处与水平方向的夹角为O度。
3.根据权利要求I所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在干，所述的第二输入弯曲波导的宽度为2 20 μ m，曲率半径为200000 2000000 μ m,起点处与水平方向的夹角为O. 5 10度，末端与直波导相接，在相接点处与水平方向的夹角为O度。
4.根据权利要求I所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在干，所述的直波导的宽度为第二输入弯曲波导的宽度与第一输入弯曲波导的宽度之和，长度为O 1000 μ m，直波导与水平方向的夹角为O度，直波导前端连接第一输入弯曲波导和第二输入弯曲波导，后端连接第一输出弯曲波导和第二输出弯曲波导。
5.根据权利要求4所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构,其特征在于，所述的直波导的宽度为3. 5 30 μ m。
6.根据权利要求I所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构,其特征在于，所述的第一输出弯曲波导的宽度为I. 5 15 μ m，曲率半径为15000 100000 μ m，起点处与水平方向的夹角为O. I I度，末端与水平方向的夹角为O. 7 20度。
7.根据权利要求I所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在干，所述的第二输出弯曲波导的宽度为I. 5 15 μ m，曲率半径为15000 100000 μ m，起点处与水平方向的夹角为O. I I度，末端与水平方向的夹角为O. 7 20度。
8.根据权利要求6或7所述的ー种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，其特征在于，所述的第二输出弯曲波导的宽度等于第一输出弯曲波导的宽度，且第一输出弯曲波导的宽度与第二输出弯曲波导的宽度之和等于直波导的宽度，所述的第二输出弯曲波导的曲率半径等于第ー输出弯曲波导的曲率半径，所述的第二输出弯曲波导起点处与水平方向的夹角等于第一输出弯曲波导起点处与水平方向的夹角，所述的第二输出弯曲波导末端与水平方向的夹角等于第一输出弯曲波导末端与水平方向的夹角。
专利摘要本实用新型涉及一种PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构，该结构包括直波导，以及直波导两端分别连接的第一输入弯曲波导、第二输入弯曲波导、第一输出弯曲波导和第二输出弯曲波导，构成2×2的X结型耦合结构。所述的第二输入弯曲波导的宽度大于第一输入弯曲波导的宽度，所述的第一输入弯曲波导和第二输入弯曲波导的曲率半径相等或不等。与现有技术相比，本实用新型具有长度小，带宽平坦度好，易于集成等优点。
文档编号G02B6/125GK202649507SQ201220238308
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者肖熠, 王毅强, 商惠琴, 王明华, 杨建义, 郝寅雷 申请人:上海光芯集成光学股份有限公司