一种垂直结构光分路器及其制备方法与流程

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种垂直结构光分路器及其制备方法。

背景技术：

目前，制造光分路器的方法有两种，一种是熔融拉锥型光分路器，但是由于熔融拉锥型光分路的尺寸较大，会占用很大的空间；另一种是平面波导型光分路器是现在技术发展的主流方向，但是平面波导型光分路器锥形段的分光尺寸过大，分光区长度较长，造成了32路及以上多路分路器占用的平面面积比较大、设计制作困难、尺寸过大的问题。

中国专利公开号CN1467926，公开日是2004年1月14日，名称为“光功率分路器”的方案中公开了一种光功率分路器，具有一个输入光波导和用于将输入光波导分路成N个信号光的N个输出光波导，包括：至少两个具有平面光波电路元件结构并在单一芯片中以预设的距离被分开放置的光分路器；以及用于对准多个光分路器的输入和输出光波导的对准波导。不足之处在于，这种光功率分路器，分光区长度较长，使得分光尺寸过大，造成了32路及以上多路分路器占用的平面面积比较大、设计制作困难、尺寸过大的问题。

名称解释：

CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)，指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用 CVD方法制备。经过CVD处理后，表面处理膜密着性约提高30％，防止高强力钢的弯曲，拉伸等成形时产生的刮痕。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有光功率分路器的分光区长度较长，多路光分结构设计制作困难、尺寸过大的不足，提供一种能缩短信号光的分光区长度，减小平面波导型光分路器在平面方向所占面积的一种垂直结构光分路器及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种垂直结构光分路器制备方法，制备方法包括如下步骤：

步骤一，制作衬底层，并对衬底层的表面进行抛光处理；

步骤二，制作下包层，在衬底层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为10微米的下包层；

步骤三，制作一号夹包层，在下包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为4-5微米的一号夹包层，并且一号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤四，制作一号矩形凹槽，对一号夹包层进行光刻和刻蚀得到一号矩形凹槽，并且一号矩形凹槽的槽底落在下包层的上表面上，一号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，一号矩形凹槽的长度为600-800微米；

步骤五，制作一号矩形干涉波导，在一号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出一号矩形干涉波导，并且一号矩形干涉波导的上表面与一号夹包层的上表面在同一个水平面上，一号矩形干涉波导的折射率大于下包层的折射率；

步骤六，制作二号夹包层，在一号矩形干涉波导的上表面以及一号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的二号夹包层，并且二号夹包 层的折射率等于下包层的折射率；

步骤七，制作二号矩形凹槽，对二号夹包层进行光刻和刻蚀得到二号矩形凹槽，并且二号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，二号矩形凹槽由二号矩形凹槽干涉段和二号矩形凹槽输出段组成，二号矩形凹槽干涉段的槽底落在一号矩形干涉波导的上表面上，二号矩形凹槽输出段的槽底落在一号夹包层的上表面上，二号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，二号矩形凹槽的左端端部与一号矩形凹槽的左端端部在同一个左端竖直平面内，二号矩形凹槽的中轴线与一号矩形凹槽的中轴线在同一个中轴线竖直平面内；

步骤八，制作二号矩形干涉波导，在二号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出二号矩形干涉波导，并且二号矩形干涉波导的上表面与二号夹包层的上表面在同一个水平面上，二号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤九，制作三号夹包层，在二号矩形干涉波导的上表面以及二号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为3-4微米的三号夹包层，并且三号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十，制作三号矩形凹槽，对三号夹包层进行光刻和刻蚀得到三号矩形凹槽，并且三号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，三号矩形凹槽的槽底落在二号矩形干涉波导的上表面上，三号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，三号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，三号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤十一，制作三号矩形干涉波导，在三号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出三号矩形干涉波导，并且三号矩形干涉波导的上表面与三号夹包层的上表面在同一个水平面上，三号矩形干涉波导的折射率等于 一号矩形干涉波导的折射率；

步骤十二，制作四号夹包层，在三号矩形干涉波导的上表面以及三号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的四号夹包层，并且四号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十三，制作四号矩形凹槽，对四号夹包层进行光刻和刻蚀得到四号矩形凹槽，并且四号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，四号矩形凹槽由四号矩形凹槽干涉段和四号矩形凹槽输入段组成，四号矩形凹槽干涉段的槽底落在三号矩形干涉波导的上表面上，四号矩形凹槽输入段的槽底落在三号夹包层的上表面上，四号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，四号矩形凹槽的右端端部与一号矩形凹槽的右端端部在同一个右端竖直平面内，四号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤十四，制作四号矩形干涉波导，在四号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出四号矩形干涉波导，并且四号矩形干涉波导的上表面与四号夹包层的上表面在同一个水平面上，四号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤十五，制作五号夹包层，在四号矩形干涉波导的上表面以及四号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为3-4微米的五号夹包层，并且五号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十六，制作五号矩形凹槽，对五号夹包层进行光刻和刻蚀得到五号矩形凹槽，并且五号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，五号矩形凹槽的槽底落在四号矩形干涉波导的上表面上，五号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，五号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，五号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤十七，制作五号矩形干涉波导，在五号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出五号矩形干涉波导，并且五号矩形干涉波导的上表面与五号夹包层的上表面在同一个水平面上，五号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤十八，制作六号夹包层，在五号矩形干涉波导的上表面以及五号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的六号夹包层，并且六号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十九，制作六号矩形凹槽，对六号夹包层进行光刻和刻蚀得到六号矩形凹槽，并且六号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，六号矩形凹槽由六号矩形凹槽干涉段和六号矩形凹槽输出段组成，六号矩形凹槽干涉段的槽底落在五号矩形干涉波导的上表面上，六号矩形凹槽输出段的槽底落在五号夹包层的上表面上，六号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，六号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，六号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤二十，制作六号矩形干涉波导，在六号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出六号矩形干涉波导，并且六号矩形干涉波导的上表面与六号夹包层的上表面在同一个水平面上，六号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤二十一，制作七号夹包层，在六号矩形干涉波导的上表面以及六号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为4-5微米的七号夹包层，并且七号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤二十二，制作七号矩形凹槽，对七号夹包层进行光刻和刻蚀得到七号矩形凹槽，并且七号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，七号矩形凹槽 的槽底落在六号矩形干涉波导的上表面上，七号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，七号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，七号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤二十三，制作七号矩形干涉波导，在七号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出七号矩形干涉波导，并且七号矩形干涉波导的上表面与七号夹包层的上表面在同一个水平面上，七号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤二十四，制作上包层，在七号矩形干涉波导的上表面以及七号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为20微米的上包层，并且上包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤二十五，切割封装，先垂直切割出四号矩形干涉波导的信号光输入端，垂直切割出二号矩形干涉波导和六号矩形干涉波导的输出端，然后通过封装技术进行贴盖板封装。

在本方案中，输入波导的宽度制作的材料而定，例如石英的输入波导的宽度是6微米。一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导共同构成一个信号光的耦合波导，信号光在耦合波导内发生多模干涉耦合，在耦合波导中，多个导模互相干涉，沿着波导的传播方向，在周期性的间隔处会出现输入信号光的一个或多个复制的映像，这就是所谓的“自映像现象”。通过“自映像现象”让信号光的分光区长度迅速变短，进而减小平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

作为优选，在步骤二十三和步骤二十四之间还包括如下步骤：

(2-1)制作优化包层，在七号矩形干涉波导的上表面以及七号夹包层的上 表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6-7微米的优化包层，并且优化包层的折射率等于下包层的折射率；

(2-2)制作优化矩形凹槽，对优化包层进行光刻和刻蚀得到优化矩形凹槽，并且优化矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，优化矩形凹槽的槽底到七号矩形干涉波导上表面的距离为0.4-2.3微米，优化矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，优化矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

(2-3)制作优化矩形调节波导，在优化矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出优化矩形调节波导，并且优化矩形调节波导的上表面与优化包层的上表面在同一个水平面上，优化矩形调节波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率。

优化矩形调节波导对信号光发生耦合，耦合的结果是，把这束信号光更多的一部分信号光被引导了靠近优化矩形调节波导这端的输出分支光路上，只有不到二分之一的剩余信号光流向了另外的分支光路中。也就是靠近优化矩形调节波导这侧的分支光路得到了较多的信号光，远离优化矩形调节波导那侧的分支光路得到了较少的信号光。在迅速让信号光增大分光区长度的同时，还实现了在制造时可根据自行设计的分光比需要进行制造，且稳定性好，制作简单，成本低。

作为优选，在步骤十四中还包括如下步骤：

(3-1)制作干涉加强凹槽，在四号矩形凹槽输入段的四号矩形干涉波导上通过光刻和刻蚀得到干涉加强凹槽，干涉加强凹槽沿着四号矩形干涉波导的长中心线轴向布置，干涉加强凹槽的长中心线与四号矩形干涉波导的长中心线重合；

干涉加强凹槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，干涉加强凹槽的长度 为单模波导宽度的0.2-5倍，干涉加强凹槽右端端部落在所述左端竖直平面内；

(3-1)通过CVD方法和＼或刻蚀技术在干涉加强凹槽内注满沉积制作有加强输入信号光干涉的干涉加强波导，并且干涉加强波导的折射率等于下包层的折射率；

当干涉加强凹槽的长度为l_i＝Nλ_i／2n时，该干涉加强凹槽中的干涉加强波导对输入信号光的光波起增反作用，与增透作用相比，该干涉加强波导对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当干涉加强凹槽的长度为l_i＝(2N+1)λ_i／4n时，该干涉加强凹槽中的干涉加强波导对输入信号光的光波起增透作用，与增反作用相比，该干涉加强波导对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为干涉加强凹槽的长度，N为正整数，λ_i为输入信号光的波长，n为干涉加强波导的折射率；

通过调整干涉加强波导的长度，便能增强信号光在四号矩形干涉波导中的干涉强度。

信号光在遇到干涉加强波导时会迅速缩短信号光的分光区长度，让一束信号光在进入信号光的耦合波导内时的干涉强度增大，让优化矩形调节波导对信号光发生的耦合度效果更好，耦合的结果是让更短的分光区长度就能实现信号光的分光，使得信号光的分光区长度能够较快的迅速变短，进而减小了平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

一种根据垂直结构光分路器制备方法制作的一种垂直结构光分路器，包括：

衬底层，并对衬底层的表面进行抛光处理；

在衬底层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为10微米的下包层；

在下包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为4-5微米的一号夹包层，并且一号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对一号夹包层进行光刻和刻蚀得到一号矩形凹槽，并且一号矩形凹槽的槽底落在下包层的上表面上，一号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，一号矩形凹槽的长度为600-800毫米；

在一号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出一号矩形干涉波导，并且一号矩形干涉波导的上表面与一号夹包层的上表面在同一个水平面上，一号矩形干涉波导的折射率大于下包层的折射率；

在一号矩形干涉波导的上表面以及一号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的二号夹包层，并且二号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对二号夹包层进行光刻和刻蚀得到二号矩形凹槽，并且二号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，二号矩形凹槽由二号矩形凹槽干涉段和二号矩形凹槽输出段组成，二号矩形凹槽干涉段的槽底落在一号矩形干涉波导的上表面上，二号矩形凹槽输出段的槽底落在一号夹包层的上表面上，二号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，二号矩形凹槽的左端端部与一号矩形凹槽的左端端部在同一个左端竖直平面内，二号矩形凹槽的中轴线与一号矩形凹槽的中轴线在同一个中轴线竖直平面内；

在二号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出二号矩形干涉波导，并且二号矩形干涉波导的上表面与二号夹包层的上表面在同一个水平面上，二号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

在二号矩形干涉波导的上表面以及二号夹包层的上表面，通过CVD方法沉 积制作厚度为3-4微米的三号夹包层，并且三号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对三号夹包层进行光刻和刻蚀得到三号矩形凹槽，并且三号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，三号矩形凹槽的槽底落在二号矩形干涉波导的上表面上，三号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，三号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，三号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

在三号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出三号矩形干涉波导，并且三号矩形干涉波导的上表面与三号夹包层的上表面在同一个水平面上，三号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

在三号矩形干涉波导的上表面以及三号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的四号夹包层，并且四号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对四号夹包层进行光刻和刻蚀得到四号矩形凹槽，并且四号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，四号矩形凹槽由四号矩形凹槽干涉段和四号矩形凹槽输入段组成，四号矩形凹槽干涉段的槽底落在三号矩形干涉波导的上表面上，四号矩形凹槽输入段的槽底落在三号夹包层的上表面上，四号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，四号矩形凹槽的右端端部与一号矩形凹槽的右端端部在同一个右端竖直平面内，四号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

在四号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出四号矩形干涉波导，并且四号矩形干涉波导的上表面与四号夹包层的上表面在同一个水平面上，四号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

在四号矩形干涉波导的上表面以及四号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为3-4微米的五号夹包层，并且五号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对五号夹包层进行光刻和刻蚀得到五号矩形凹槽，并且五号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，五号矩形凹槽的槽底落在四号矩形干涉波导的上表面上，五号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，五号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，五号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

在五号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出五号矩形干涉波导，并且五号矩形干涉波导的上表面与五号夹包层的上表面在同一个水平面上，五号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

在五号矩形干涉波导的上表面以及五号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的六号夹包层，并且六号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对六号夹包层进行光刻和刻蚀得到六号矩形凹槽，并且六号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，六号矩形凹槽由六号矩形凹槽干涉段和六号矩形凹槽输出段组成，六号矩形凹槽干涉段的槽底落在五号矩形干涉波导的上表面上，六号矩形凹槽输出段的槽底落在五号夹包层的上表面上，六号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，六号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，六号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

在六号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出六号矩形干涉波导，并且六号矩形干涉波导的上表面与六号夹包层的上表面在同一个水平面上，六号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

在六号矩形干涉波导的上表面以及六号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为4-5微米的七号夹包层，并且七号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

对七号夹包层进行光刻和刻蚀得到七号矩形凹槽，并且七号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，七号矩形凹槽的槽底落在六号矩形干涉波导的上表面上，七号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，七号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，七号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

在七号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出七号矩形干涉波导，并且七号矩形干涉波导的上表面与七号夹包层的上表面在同一个水平面上，七号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

在七号矩形干涉波导的上表面以及七号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为20微米的上包层，并且上包层的折射率等于下包层的折射率；

先垂直切割出四号矩形干涉波导的信号光输入端，垂直切割出二号矩形干涉波导和六号矩形干涉波导的输出端，然后通过封装技术进行贴盖板封装。

在本方案中，一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导共同构成一个信号光的耦合波导，信号光在耦合波导内发生多模干涉耦合，在耦合波导中，多个导模互相干涉，沿着波导的传播方向，在周期性的间隔处会出现输入信号光的一个或多个复制的映像，这就是所谓的“自映像现象”。通过“自映像现象”让信号光的分光区长度迅速变短，进而减小平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

作为优选，一号矩形干涉波导的折射率是下包层的折射率的2倍。这种结 构的折射率能保证干涉耦合性高，对信号光的分光区长度变短较为迅速，能大大减小平面波导型光分路器在平面方向所占面积，稳定性好。

作为优选，所述下包层、一号夹包层、二号夹包层、三号夹包层、四号夹包层、五号夹包层、六号夹包层、七号夹包层和上包层均采用纯二氧化硅薄膜材料制作，所述一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导均采用掺杂二氧化硅薄膜制作。这种材料对信号光的分光区长度变短改变迅速，并且制作材料易于获得，价格低廉，工艺简单，易于制作。

作为优选，所述贴盖板的制作材料选用普通玻璃材料。普通玻璃材料对信号光的分光区长度变短改变迅速，并且普通玻璃材料易于获得，且价格低廉，进而降低制作成本。

本发明能达到如下效果：

1、本发明通过一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导共同构成一个信号光的耦合波导，信号光在耦合波导内发生多模干涉耦合，在耦合波导中，多个导模互相干涉，沿着波导的传播方向，在周期性的间隔处会出现输入信号光的一个或多个复制的自映像，通过自映像现象”让信号光的分光区长度变短迅速，进而减小平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

2、本发明的优化矩形调节波导对信号光发生耦合，耦合的结果是，把这束信号光更多的一部分信号光被引导了靠近优化矩形调节波导这端的输出分支光路上，只有不到二分之一的剩余信号光流向了另外的分支光路中。也就是靠近优化矩形调节波导这侧的分支光路得到了较多的信号光，远离优化矩形调节波导那侧的分支光路得到了较少的信号光。在迅速让信号光增大分光区长度的同 时，还实现了在制造时可根据自行设计的分光比需要进行制造，且稳定性好，制作简单，成本低。

3、本发明的信号光在遇到干涉加强波导时会迅速缩短信号光的分光区长度，让一束信号光在进入信号光的耦合波导内时的干涉强度增大，让优化矩形调节波导对信号光发生的耦合度效果更好，耦合的结果是让更短的分光区长度就能实现信号光的分光，使得信号光的分光区长度能较快迅速变短，进而减小了平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

4、本发明制作材料易于获得，工艺简单，易于制作，可靠性稳定性好，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种立体结构示意图。

图2是本发明实施例1的一种截面结构示意图。

图3是本发明实施例1的一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导的一种位置结构示意图。

图4是本发明实施例2的一种截面结构示意图。

图5是本发明实施例2的一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导、七号矩形干涉波导、优化包层、优化矩形调节波导和干涉加强波导的一种位置结构示意图。

图6是本发明实施例2中信号光在遇到干涉加强波导时迅速增大信号光的分光角度的一种原理示意图。

图中：一号矩形干涉波导1，二号矩形干涉波导2，三号矩形干涉波导3， 四号矩形干涉波导4，五号矩形干涉波导5，六号矩形干涉波导6，七号矩形干涉波导7，一号夹包层8，二号夹包层9，三号夹包层10，四号夹包层11，五号夹包层12，六号夹包层13，七号夹包层14，制作衬底层15，制作下包层16，上包层17，优化包层18，优化矩形调节波导19，干涉加强波导20，信号光21，信号光的两束分光22。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种垂直结构光分路器及其制备方法，参加图1、图2、图3所示，制备方法包括如下步骤：

步骤一，制作衬底层15，并对衬底层的表面进行抛光处理；

步骤二，制作下包层16，在衬底层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为10微米的下包层；

步骤三，制作一号夹包层8，在下包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为4-5微米的一号夹包层，并且一号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤四，制作一号矩形凹槽，对一号夹包层进行光刻和刻蚀得到一号矩形凹槽，并且一号矩形凹槽的槽底落在下包层的上表面上，一号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，一号矩形凹槽的长度为700微米；

步骤五，制作一号矩形干涉波导1，在一号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出一号矩形干涉波导，并且一号矩形干涉波导的上表面与一号夹包层的上表面在同一个水平面上，一号矩形干涉波导的折射率是下包层的折射率的2倍。

步骤六，制作二号夹包层9，在一号矩形干涉波导的上表面以及一号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的二号夹包层，并且二号夹 包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤七，制作二号矩形凹槽，对二号夹包层进行光刻和刻蚀得到二号矩形凹槽，并且二号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，二号矩形凹槽由二号矩形凹槽干涉段和二号矩形凹槽输出段组成，二号矩形凹槽干涉段的槽底落在一号矩形干涉波导的上表面上，二号矩形凹槽输出段的槽底落在一号夹包层的上表面上，二号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，二号矩形凹槽的左端端部与一号矩形凹槽的左端端部在同一个左端竖直平面内，二号矩形凹槽的中轴线与一号矩形凹槽的中轴线在同一个中轴线竖直平面内；

步骤八，制作二号矩形干涉波导2，在二号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出二号矩形干涉波导，并且二号矩形干涉波导的上表面与二号夹包层的上表面在同一个水平面上，二号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤九，制作三号夹包层10，在二号矩形干涉波导的上表面以及二号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为3-4微米的三号夹包层，并且三号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十，制作三号矩形凹槽，对三号夹包层进行光刻和刻蚀得到三号矩形凹槽，并且三号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，三号矩形凹槽的槽底落在二号矩形干涉波导的上表面上，三号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，三号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，三号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤十一，制作三号矩形干涉波导3，在三号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出三号矩形干涉波导，并且三号矩形干涉波导的上表面与三号夹包层的上表面在同一个水平面上，三号矩形干涉波导的折射率等于 一号矩形干涉波导的折射率；

步骤十二，制作四号夹包层11，在三号矩形干涉波导的上表面以及三号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的四号夹包层，并且四号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十三，制作四号矩形凹槽，对四号夹包层进行光刻和刻蚀得到四号矩形凹槽，并且四号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，四号矩形凹槽由四号矩形凹槽干涉段和四号矩形凹槽输入段组成，四号矩形凹槽干涉段的槽底落在三号矩形干涉波导的上表面上，四号矩形凹槽输入段的槽底落在三号夹包层的上表面上，四号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，四号矩形凹槽的右端端部与一号矩形凹槽的右端端部在同一个右端竖直平面内，四号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤十四，制作四号矩形干涉波导4，在四号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出四号矩形干涉波导，并且四号矩形干涉波导的上表面与四号夹包层的上表面在同一个水平面上，四号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤十五，制作五号夹包层12，在四号矩形干涉波导的上表面以及四号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为3-4微米的五号夹包层，并且五号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十六，制作五号矩形凹槽，对五号夹包层进行光刻和刻蚀得到五号矩形凹槽，并且五号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，五号矩形凹槽的槽底落在四号矩形干涉波导的上表面上，五号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，五号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，五号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤十七，制作五号矩形干涉波导5，在五号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出五号矩形干涉波导，并且五号矩形干涉波导的上表面与五号夹包层的上表面在同一个水平面上，五号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤十八，制作六号夹包层13，在五号矩形干涉波导的上表面以及五号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6微米的六号夹包层，并且六号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤十九，制作六号矩形凹槽，对六号夹包层进行光刻和刻蚀得到六号矩形凹槽，并且六号矩形凹槽的长度大于一号矩形凹槽的长度，六号矩形凹槽由六号矩形凹槽干涉段和六号矩形凹槽输出段组成，六号矩形凹槽干涉段的槽底落在五号矩形干涉波导的上表面上，六号矩形凹槽输出段的槽底落在五号夹包层的上表面上，六号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，六号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，六号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤二十，制作六号矩形干涉波导6，在六号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出六号矩形干涉波导，并且六号矩形干涉波导的上表面与六号夹包层的上表面在同一个水平面上，六号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤二十一，制作七号夹包层14，在六号矩形干涉波导的上表面以及六号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为4-5微米的七号夹包层，并且七号夹包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤二十二，制作七号矩形凹槽，对七号夹包层进行光刻和刻蚀得到七号矩形凹槽，并且七号矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，七号矩形凹槽 的槽底落在六号矩形干涉波导的上表面上，七号矩形凹槽的宽度等于输入波导的宽度，七号矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，七号矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤二十三，制作七号矩形干涉波导7，在七号矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出七号矩形干涉波导，并且七号矩形干涉波导的上表面与七号夹包层的上表面在同一个水平面上，七号矩形干涉波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率；

步骤二十四，制作上包层17，在七号矩形干涉波导的上表面以及七号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为20微米的上包层，并且上包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤二十五，切割封装，先垂直切割出四号矩形干涉波导的信号光输入端，垂直切割出二号矩形干涉波导和六号矩形干涉波导的输出端，然后通过封装技术进行贴盖板封装。

本实施例1中的下包层、一号夹包层、二号夹包层、三号夹包层、四号夹包层、五号夹包层、六号夹包层、七号夹包层和上包层均采用纯二氧化硅薄膜材料制作，所述一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导均采用掺杂二氧化硅薄膜制作。贴盖板的制作材料选用普通玻璃材料。

本实施例1中的一号矩形干涉波导、二号矩形干涉波导、三号矩形干涉波导、四号矩形干涉波导、五号矩形干涉波导、六号矩形干涉波导和七号矩形干涉波导共同构成一个信号光的耦合波导，信号光在耦合波导内发生多模干涉耦合，在耦合波导中，多个导模互相干涉，沿着波导的传播方向，在周期性的间隔处会出现输入信号光的一个或多个复制的映像，这就是所谓的“自映像现 象”。通过“自映像现象”让信号光的分光区长度变短，进而减小平面波导型光分路器在平面方向所占面积。实施例1中的结构的折射率能保证干涉耦合性高，信号光的分光区长度变短，大大减小了平面波导型光分路器在平面方向所占面积，稳定性好。

实施例2：参加图4、图5所示，实施例2是在实施例1的基础上增加了优化矩形调节波导19和干涉加强波导20。

其优化矩形调节波导19的制作方法是在实施例1的步骤二十三和步骤二十四之间还包括如下步骤：

步骤(2-1)制作优化包层18，在七号矩形干涉波导的上表面以及七号夹包层的上表面，通过CVD方法沉积制作厚度为6-7微米的优化包层，并且优化包层的折射率等于下包层的折射率；

步骤(2-2)制作优化矩形凹槽，对优化包层进行光刻和刻蚀得到优化矩形凹槽，并且优化矩形凹槽的长度等于一号矩形凹槽的长度，优化矩形凹槽的槽底到七号矩形干涉波导上表面的距离为0.4-2.3微米，优化矩形凹槽的左端端部落在所述的左端竖直平面内，优化矩形凹槽的中轴线落在所述的中轴线竖直平面内；

步骤(2-3)制作优化矩形调节波导19，在优化矩形凹槽内通过CVD方法和＼或刻蚀技术填满沉积制作出优化矩形调节波导，并且优化矩形调节波导的上表面与优化包层的上表面在同一个水平面上，优化矩形调节波导的折射率等于一号矩形干涉波导的折射率。

其干涉加强波导20的制作方法是在实施例1的步骤十四中还包括如下步骤：

步骤(3-1)制作干涉加强凹槽，在四号矩形凹槽输入段的四号矩形干涉波 导上通过光刻和刻蚀得到干涉加强凹槽，干涉加强凹槽沿着四号矩形干涉波导的长中心线轴向布置，干涉加强凹槽的长中心线与四号矩形干涉波导的长中心线重合；

干涉加强凹槽的宽度为单模波导宽度的0.1-0.5倍，干涉加强凹槽的长度为单模波导宽度的0.2-5倍，干涉加强凹槽右端端部落在所述左端竖直平面内；

步骤(3-2)通过CVD方法和＼或刻蚀技术在干涉加强凹槽内注满沉积制作有加强输入信号光干涉的干涉加强波导20，并且干涉加强波导的折射率等于下包层的折射率；

当干涉加强凹槽的长度为l_i＝Nλ_i／2n时，该干涉加强凹槽中的干涉加强波导对输入信号光的光波起增反作用，与增透作用相比，该干涉加强波导对输入信号光的光波阻碍作用增大，分光角度偏大，分光区长度缩短；

当干涉加强凹槽的长度为l_i＝(2N+1)λ_i／4n时，该干涉加强凹槽中的干涉加强波导对输入信号光的光波起增透作用，与增反作用相比，该干涉加强波导对输入信号光的光波透射增强，插入损耗降低，分光角度偏小；

其中：l_i为干涉加强凹槽的长度，N为正整数，λ_i为输入信号光的波长，n为干涉加强波导的折射率；

通过调整干涉加强波导的长度，便能增强信号光在四号矩形干涉波导中的干涉强度。

本实施例2中的优化矩形调节波导对信号光发生耦合，耦合的结果是，把这束信号光更多的一部分信号光被引导了靠近优化矩形调节波导这端的输出分支光路上，只有不到二分之一的剩余信号光流向了另外的分支光路中。也就是 靠近优化矩形调节波导这侧的分支光路得到了较多的信号光，远离优化矩形调节波导那侧的分支光路得到了较少的信号光。在迅速让信号光缩短分光区长度的同时，还实现了在制造时可根据自行设计的分光比需要进行制造，且稳定性好，制作简单，成本低。

在图6中，X¹轴表示信号光21的宽度，单位为微米；Z¹轴表述信号光传播方向的长度，单位为微米。参见图6所示，信号光从Z¹轴的-20微米处传输到Z¹轴的20微米处，在这短短的40微米长的传输距离内，信号光的宽度从X¹轴的-1.5微米到X¹轴的1.5微米变成了从X¹轴的-3.5微米到X¹轴的3.5微米，即信号光在40微米长的传输距离内宽度从3微米变为了7微米，变宽了4微米，让信号光在进入信号光的耦合波导内时的宽度变宽，为让耦合波导变短提供了前提条件保证，使得信号光在信号光的耦合波导内干涉强度增大，进而让优化矩形调节波导对信号光发生的耦合度效果更好，耦合的结果是让更短的分光区长度就能实现信号光的分光，使得信号光的分光区长度能够较快的迅速变短，进而减小了平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

参见图6所示，本实施例2中的信号光在遇到干涉加强波导时会迅速缩短信号光的分光区长度，并让一束信号光在进入信号光的耦合波导内时的干涉强度增大，让优化矩形调节波导对信号光发生的耦合度效果更好，耦合的结果是让更短的分光区长度就能实现信号光的分光，进而减小了平面波导型光分路器在平面方向所占面积。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。