专利名称：阵列波导光栅光复用器/分用器的制作方法
技术领域：
本发明涉及阵列波导光栅光复用器/分用器、制造阵列波导光栅光复用器/分用器的制造方法以及采用阵列波导光栅光复用器/分用器的光复用器/分用器系统。
图14示出采用交织光波长复用器/分用器的光复用器/分用器。参考图14，交织(lnterleaver)光波长复用器/分用器1的输出端与两个光复用器/分用器(9a和9b)相连。利用此光复用器/分用器系统增加光波分复用数量。对交织光波长复用器/分用器1进行配置以将具有多个具有固定频率间隔的波长的波分复用光分割为多个分别具有多个波长的波分复用光。如图14所示，具有多个波长(λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ9以及λ10)的波分复用光分割为具有多个波长(λ1、λ3、λ5、λ7和λ9)的第一波分复用光和具有多个波长(λ2、λ4、λ6、λ8和λ10)的第二波分复用光。
光复用器/分用器(9a和9b)包括阵列波导光栅。分别对光复用器/分用器(9a和9b)进行配置以将第一波分复用光和第二波分复用光多路分解为分别具有不同单波长的光。
图15示出包括Mach-Zehnder电路的交织光波长复用器/分用器。参考图15，第一Mach-Zehnder电路与第二和第三Mach-Zehnder电路(40b和40c)相连。每个Mach-Zehnder电路40(40a、40b和40c)均包括设置在连接部分(41和42)之间的移相器43。
根据本发明的另一个方面，阵列波导光栅光复用器/分用器包括通过第一条形波导与至少一个第一光波导相连的阵列波导。通过第二条形波导，多个第二光波导与阵列波导相连。根据待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔(Δfch)，这样确定多个第二光波导的数量(Nch)，即阵列波导光栅光复用器/分用器用作交织光波长复用器/分用器。
根据本发明的又一个方面，一种用于制造阵列波导光栅光复用器/分用器的方法包括至少设置一个第一光波导；设置第一条形波导；以及设置通过第一条形波导至少与一个第一光波导相连的阵列波导。设置第二条形波导。通过第二条形波导，多个第二光波导与阵列波导相连。确定多个第二光波导内的数量(Nch)以大致满足如下等式Δffsr＝Δfch·Nch其中Δfsr为阵列波导光栅光复用器/分用器的自由光谱范围，Δfch为待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔。
根据本发明的又一个方面，一种用于制造阵列波导光栅光复用器/分用器的方法包括至少设置一个第一光波导；设置第一条形波导；以及设置通过第一条形波导至少与一个第一光波导相连的阵列波导。设置第二条形波导。通过第二条形波导，多个第二光波导与阵列波导相连。根据待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔(Δfch)，这样确定多个第二光波导的数量(Nch)，即阵列波导光栅光复用器/分用器用作交织光波长复用器/分用器。
根据本发明的又一个方面，光复用器/分用器系统包括阵列波导光栅光复用器/分用器以及至少两个光复用器/分用器单元。阵列波导光栅光复用器/分用器包括通过第一条形波导至少与一个第一光波导相连的阵列波导。通过第二条形波导，多个第二光波导与阵列波导相连。确定多个第二光波导的数量(Nch)以大致满足等式，Δffsr＝Δfch·Nch，其中Δffsr为阵列波导光栅光复用器/分用器的自由光谱范围，Δfch为待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔。至少两个光复用器/分用器单元分别与多个第二光波导中的各光波导相连。
通过结合附图参考以下详细说明，可以更全面地理解本发明及其许多优势，并且本发明及其优势将变得更加容易理解，附图包括图1示出根据本发明实施例的光波导复用器/分用器的原理图；图2示出图1所示的阵列波导光栅的模拟计算结果；图3示出图1所示实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图；图4(a)至图4(c)示出根据本发明上述实施例的光波长复用器/分用器的典型制造过程；图5示出根据本发明第二实施例的光波长复用器/分用器的原理图；图6示出图5中A部分的放大图；图7示出根据第二实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图；图8示出根据本发明第三实施例的光波长复用器/分用器的原理图；图9示出根据第三实施例的光波长复用器/分用器典型传输特性曲线图；图10示出根据本发明第四实施例的光波长复用器/分用器的原理图；图11示出图10内的A部分的放大图；图12示出根据第三实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图；图13(a)至图13(p)示出各种实施例的光输入波导与光输出波导的连接端的示意图；图14示出根据背景技术的典型光复用器/分用器的原理图；图15示出根据背景技术的典型光复用器/分用器的原理图；图16示出根据本发明另一个实施例的光波长复用器/分用器的原理图；图17示出根据本发明实施例的部分光波长复用器/分用器的原理图；以及图18示出根据本发明另一个实施例的光波长复用器/分用器的原理图。
图1示出根据本发明实施例的光波导复用器/分用器的原理图。参考图1，光波长复用器/分用器具有一个或多个并排设置的输入波导(至少一个第一波导)2；第一条形波导，与光输入波导2的输出端相连；阵列波导4，包括多个与第一条形波导3的输出端相连、分别以不同长度并排设置的信道波导(4a)，并且相邻信道波导(4a)的此长度之间的差值为预定长度差值(ΔL)；第二条形波导5，与阵列波导4的输出端相连；以及多个光输出波导(第二光波导)6，并排设置并与第二条形波导5的输出端相连。
在图1中，光波长复用器/分用器具有3个光输入波导2、5个信道波导(4a)以及3个光输出波导6。然而，可以适当确定光输出波导6、光输入波导2以及信道波导(4a)的数量。光输入波导2的数量至少是1。
首先，下面的等式(1)表示阵列波导光栅发送的光的中心频率(f)与第二条形波导以X方向(参考图1)输出的光的位置(x)之间的关系。
df/dx＝(ns·D·c)/(Lf·m·λ2)＝{(ns·D)/(Lf·ΔL)}·(1/ng)·f (1)中心频率(f)即相对于设计衍射级(m)衍射角为0时的频率。
X方向即与第二条形波导5(参考图1)内的光传播方向大致垂直的方向。在等式(1)中，(ns)为第一条形波导和第二条形波导的有效折射率，(D)为构成阵列波导的信道波导的间距，(c)为光速，(Lf)为第一条形波导和第二条形波导的焦距，(m)为衍射级，(λ)为阵列波导的中心波长，(ng)为阵列波导的群折射率。
根据等式(1)，从第二条形波导5输出的光频率根据光输出波导连接端位置的不同而不同，并且当光输出波导位置的位移为(dx)时，从该位置输出的光频率频移(df)。
因此，如果光输出波导6的连接端之间的间距为(Δxch)，则将从所有相邻光输出波导输出的光的频率之间的频率间隔(Δfch)表示为如下的等式(2)。
Δfch＝{(ns·D)/(Lf·ΔL)}·(1/ng)·f·Δxch(2)如果从光输入波导输入、被复用的光频率之间的频率间隔(Δfch)等于(Δfch)则可以从各光输出波导输出频率间隔为(Δfch)的各光线，设置光输出波导的连接端的间距为(Δxch)并且具有低串音。
此外，如下等式(3)表示阵列波导光栅的自由光谱范围(Δffsr)。
Δffsr＝c/(ng·ΔL+dθ) (3)自由光谱范围(Δffsr)为衍射级(m)的光频率与衍射级(m±1)的光频率之间的差值。
在等式(3)中，(ΔL)为阵列波导内相邻信道波导长度的差值，(θ)阵列波导输出的光通量的衍射角。由于靠近光波长复用器/分用器中心波长的衍射角几乎为0，所以自由光谱范围(Δffsr)几乎等于c/(ng·ΔL)。
图2示出图1所示的阵列波导光栅的模拟计算结果。阵列波导光栅在自由光谱范围内具有周期性特性。由于建立了上述等式Δffsr＝Δfch·Nch，所以从各光输出波导输出的波长分别具有周期性特性，如图2所示。在此计算过程中使用的参数列于如下的表1中。
表1
在图15所示的交织光波长复用器/分用器中，为了减小串音，例如，通过利用大型激光器装置微调频率，使各Mach-Zehnder电路(40a、40b和40c)的特性相同。可以方便、精确地以低成本制造根据本发明上述实施例的阵列波导光栅，并且根据本发明上述实施例的阵列波导光栅可以实现低串音(例如小于-25dB)、高波长精度以及1dB宽频带范围，例如，大于0.2nm。
在图15所示的交织光波长复用器/分用器中，当将它用作分用器时的输出数量为偶数。根据本发明上述实施例的阵列波导可以将具有复用波长的各光分别分割为2个以上具有复用波长的光信号，例如，3个。
在根据本发明实施例的光波长复用器/分用器内，在衬底上成型具有上述图1所示结构的波导图形，并根据表1设置参数，以大致满足等式Δffsr＝Δfch·Nch。
图4示出制造根据本发明上述实施例的光波长复用器/分用器的典型制造过程。在图4(a)中，利用加热水解沉淀法，在硅衬底31上成型下包层薄膜32和芯膜33。如图4(b)所示，使用具有图1所示波导图形的光掩模，利用光刻法和干刻蚀过程成型具有波导图形的芯膜(33a)。
然后，如图4(c)所示，利用加热水解沉淀法，在芯膜33a上成型上包层薄膜34。
根据图1所示实施例的光波长复用器/分用器，当输入具有复用波长(例如，波长为λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ9...)的光时，第一端口光输出波导(6a)输出具有复用波长λ1、λ4、λ7、...的光，第二端口光输出波导(6b)输出具有复用波长λ2、λ5、λ8、...的光，第三端口光输出波导(6c)输出具有复用波长λ3、λ6、λ9、...的光。
图3示出图1所示实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图。线(a)表示第一端口光输出波导(6a)输出的光透射率，线(b)表示第二端口光输出波导(6b)输出的光透射率，线(c)表示第三端口光输出波导(6c)输出的光透射率。在此实施例中，串音值低于-30dB。
例如，该实施例的光波长复用器/分用器将具有复用波长的光分割为3种具有不同复用波长的光。此外，还可以方便、精确地以低成本制造该实施例的光波长复用器/分用器。
此外，该实施例的光波长复用器/分用器具有低串音和高波长精度，因此可以将光分割为适当数量的、具有不同复用波长的、低串音以及高波长精度的光。
图16示出典型光复用器/分用器系统的原理图。可以将上述实施例的光波长复用器/分用器引入该光复用器/分用器系统内。如图14所示，交织光复用器/分用器系统只有两个输出单元。然而，利用上述实施例的光波长复用器/分用器，光复用器/分用器系统具有3个输出。光波长复用器/分用器的各光输出波导(6a、6b、6c)分别与作为各自光复用器/分用器的阵列波导光栅(9a、9b以及9c)相连。
在采用该实施例光波长复用器/分用器的光复用器/分用器中，交织光波长复用器/分用器输出分别具有不同波长组的光，并且阵列波导光栅，即光复用器/分用器进一步将这些光分割为分别具有不同波长的光信号，然后各光输出波导分别以低串音、高波长精度输出它们。
图5示出根据本发明第二实施例的光波长复用器/分用器的原理图，图6示出图5内的A部分的放大图。
在根据第二实施例的光波长复用器/分用器内，梯形波导15与各光输入波导2的输出端相连，它的宽度比各光输入波导2的宽度宽，并且它向着第一条形波导3的方向增宽，如图5和图6所示。梯形波导15具有上端14(第一端部)，用作入口并具有适于多模宽度；以及侧面13，大致是直的。如图6所示，所有光输入波导2分别通过各梯形波导15与第一条形波导3相连。然而，如图17所示，其中某些光输入波导2可以通过各梯形波导15与第一条形波导3相连，而其它光输入波导2可以直接与第一条形波导3相连，而无需插入梯形波导15。
以下说明获得满足上述多模条件的宽度的方法。光纤内传播的光的归一化频率ν通常由如下表达式4表示。v=k0an12-n02...(4)]]>其中(a)为光纤的芯半径，(n1)为芯折射率，(n0)为包层的折射率，(k0)为归一化波数，由等式k0＝2π/λ获得。请注意，λ为光的波长。
此外，当使上述等式4表示矩形波导时，假定矩形波导的宽度(或者高度)为(W)，证明利用a＝w/2.5可以实现较好的近似。因此，可以利用如下的表达式5近似表示表达式4。v=2πλ·w2.5n12-n02=4πw5λn12-n02...(5)]]>
为了满足多模条件，需要满足如下表达式6。
ν≥2.4 ...(6)为了满足单模条件，需要满足如下等式7。
ν＜2.4 ...(7)梯形波导15用作多模波导和沿光的传播方向变宽的波导。
图6所示的梯形波导15具有上端14，上端14的宽度(第一宽度，W3)比各光输入波导2的宽度(W1)宽，并以锥角(θt)扩宽。因此，总体上说，梯形波导15的宽度比各光输入波导2的宽度宽。此外，梯形波导15具有大致是圆形的、(第二宽度，W4)宽度的下端16(第二端部)。
在第二实施例中，将上述参数设置为光输入波导的宽度(W1)为6.5μm，梯形波导15的上端14的宽度(W3)为20.0μm，锥角(θt)为0.4°，梯形波导15的下端16的宽度(W4)为35.0μm。
此外，根据第二实施例的光波长复用器/分用器具有表2所列的参数以大致满足等式，Δffsr＝Δfch·Nch。与制造根据第一实施例的光波长复用器/分用器方式的同样方式，制造根据第二实施例的光波长复用器/分用器。
表2
通过这样构建根据第二实施例的光波长复用器/分用器，可以观察到与第一实施例的运行过程和优势相同的运行过程和优势。对此，如图5所示，通过将根据第二实施例的光波长复用器/分用器引入光复用器/分用器系统，预期可以实现与引入根据第一实施例的光波长复用器/分用器的光复用器/分用器系统实现的运行过程和优势相同的运行过程和优势。
此外，通过在光输入波导2的输出端上设置梯形波导15(如图6所示)，根据第二实施例的光波长复用器/分用器具有比具有低串音、高波长精度的第一实施例的带宽宽的带宽，即1dB。因此，插入根据第二实施例的光波长复用器/分用器的光复用器/分用器可以以低串音、高波长精度输出分别具有不同波长的光信号。
图7示出根据第二实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图。线(a)表示第一端口光输出波导(6a)输出的光透射率，线(b)表示第二端口光输出波导(6b)输出的光透射率，线(c)表示第三端口光输出波导(6c)输出的光透射率。
图13(g)示出根据另一个实施例的光输出波导的连接端的示意图。与第二实施例相反，图13(g)所示的梯形波导15的宽度比光输出波导6的输入端上的每个光输出波导6的宽度都宽。将此宽度设置为足以满足多模。图13(g)所示的梯形波导15向着第二条形波导方向变宽。如图18所示，所有光输出波导6分别通过各梯形波导15与第二条形波导5相连。
图8示出根据本发明第三实施例的光波长复用器/分用器的原理图。根据第三实施例的光波长复用器/分用器具有两个光输出波导6，并且参数列于如下表3。
表3
通过这样构建根据第三实施例的光波长复用器/分用器，可以观察到与第一实施例的运行过程和优势相同的运行过程和优势。对此，如图8所示，通过将根据第二实施例的光波长复用器/分用器引入光复用器/分用器系统，预期可以实现与引入根据第一实施例的光波长复用器/分用器的光复用器/分用器系统实现的运行过程和优势相同的运行过程和优势。
图9示出根据第三实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图。线(a)表示第一端口光输出波导(6a)输出的光透射率，线(b)表示第二端口光输出波导(6b)输出的光透射率。在此实施例中，串音值低于-27dB。
图10示出根据本发明第四实施例的光波长复用器/分用器的原理图。图11示出图10所示的A部分的放大图。
在根据第四实施例的光波长复用器/分用器中，梯形波导15与各光输入波导2的输出端相连，并且梯形波导15的宽度比各光输入波导2的宽度宽，并且其宽度向着低于条形波导3的方向变宽，如图10和图11所示。梯形波导15具有上端14，上端14用作入口，并且上端14的宽度足以实现单模。梯形波导15用作单模波导和在光的传播方向变宽的波导。
如图10所示，所有光输入波导2分别通过各梯形波导15与低于条形波导相连。然而，如图17所示，其中一些光输入波导2可以通过各梯形波导15与第一条形波导3相连，而其它光输入波导2可以直接与第一条形波导3相连，而无需引入梯形波导15。
图11所示的梯形波导15具有上端14，上端14的宽度(W3)比各光输入波导2的宽度(W1)宽，并以锥角(θt)变宽。梯形波导15具有大致为直边的侧13。因此，总体上说，梯形波导15的宽度比各光输入波导2的宽度宽。此外，梯形波导15具有大致圆形的、(W4)宽度的下端16。
在第四实施例中，将上述参数设置为光输入波导的宽度(W1)为6.5μm，梯形波导15的上端14的宽度(W3)为7.5μm，锥角(θt)为0.2°，梯形波导15的下端16的宽度(W4)为19.0μm。
此外，根据第四实施例的光波长复用器/分用器具有表4所列的参数以大致满足等式，Δffsr＝Δfch·Nch。
表4
通过这样构建根据第四实施例的光波长复用器/分用器，也可以观察到与第二实施例的运行过程和优势相同的运行过程和优势。对此，如图10所示，通过将根据第四实施例的光波长复用器/分用器引入光复用器/分用器系统，预期可以实现与引入根据第二实施例的光波长复用器/分用器的光复用器/分用器系统实现的运行过程和优势相同的运行过程和优势。
图12示出根据第四实施例的光波长复用器/分用器的典型传输特性曲线图。线(a)表示第一端口光输出波导(6a)输出的光透射率，线(b)表示第二端口光输出波导(6b)输出的光透射率，线(c)表示第三端口光输出波导(6c)输出的光透射率。
图13(h)示出根据另一个实施例的光输出波导连接端的示意图。与第四实施例相反，图13(h)所示的梯形波导15的宽度比光输出波导6的输入端上的每个光输出波导6的宽度都宽。将此宽度设置为足以满足单模。图13(h)所示的梯形波导15向着第二条形波导方向变宽。如图18所示，所有光输出波导6分别通过各梯形波导15与第二条形波导5相连。
显然，根据上述说明可以对本发明进行多种调整和变更。例如，尽管在第一、第二和第四实施例中采用了3个光输出波导6，在第三实施例中采用了2个光输出波导6，但是并未对光输出波导的数量作特别限制。因此，可以选择适当数量的光输出波导6。换句话说，根据本发明的各实施例，可以这样适当选择自由光谱范围(Δffsr)、从光输入波导2输入的被复用光频率之间的频率间隔(Δfch)以及光输出波导6的数量，即大致满足等式Δffsr＝Δfch·Nch。
此外，通过在每个光输入波导2与第一条形波导3之间和/或在每个光输出波导6与第二条形波导5之间设置梯形波导15，如图13中之任一实例所示，正如根据第二实施例所述的那样，可以实现更宽的带宽，即1dB、低串音以及高波长精度。
图13(a)和图13(i)示出其它实施例的梯形波导15的示意图。参考图13(a)和图13(i)，通过各梯形波导15和各固定宽度波导25，各光输入波导2与第一条形波导3相连，和/或通过各梯形波导15和各固定宽度波导25，各光输出波导6与第二条形波导5相连。每个梯形波导15均向着阵列波导方向变宽。每个梯形波导15的宽度均比光输入波导2或光输出波导6的宽度宽。各梯形波导15的此宽度足以满足多模。在梯形波导15的窄端部上，每个固定宽度波导25的宽度大致与梯形波导15的窄端部宽度相同。
图13(b)和图13(j)示出其它进一步实施例的梯形波导15的示意图。参考图13(b)和图13(j)，通过各梯形波导15和各固定宽度波导25，各光输入波导2与第一条形波导3相连，和/或通过各梯形波导15和各固定宽度波导25，各光输出波导6与第二条形波导5相连。每个梯形波导15均向着阵列波导方向变宽。每个梯形波导15的宽度均比光输入波导2或光输出波导6的宽度宽。各梯形波导15的此宽度足以满足单模。在梯形波导15的窄端部上，每个固定宽度波导25的宽度大致与梯形波导15的窄端部宽度相同。
图13(c)、图13(d)、图13(k)以及图13(m)示出更多其它实施例的梯形波导15的示意图。参考图13(c)、图13(d)、图13(k)以及图13(m)，通过各梯形波导15和各细直波导26，各光输入波导2与第一条形波导3相连，和/或通过各梯形波导15和各细直波导26，各光输出波导6与第二条形波导5相连。每个梯形波导15均向着阵列波导方向变宽。每个梯形波导15的宽度均比光输入波导2或光输出波导6的宽度宽。各细直波导26的宽度均比光输入波导2或光输出波导6的宽度窄。
图13(e)、图13(f)、图13(n)以及图13(p)示出又一些其它实施例的梯形波导15的示意图。参考图13(e)、图13(f)、图13(n)以及图13(p)，通过各梯形波导15、各固定宽度波导25以及各细直波导26，各光输入波导2与第一条形波导3相连，和/或通过各梯形波导15、各固定宽度波导25以及各细直波导26，各光输出波导6与第二条形波导5相连。每个梯形波导15均向着阵列波导方向变宽。每个梯形波导15的宽度均比光输入波导2或光输出波导6的宽度宽。各细直波导26的宽度均比光输入波导2或光输出波导6的宽度窄。在梯形波导15的窄端部上，每个固定宽度波导25的宽度大致与梯形波导15的窄端部宽度相同。
通过设置此细直波导26，例如，如果因为光输入波导2的曲率使光强分布中心偏离光输入波导中心，则在光通过细直波导26时，此光强分布中心会偏离细直波导26的中心。因此，从这些梯形波导15输出的光具有无失真的光强分布。
图13(c)、图13(e)、图13(k)以及图13(n)所示的梯形波导15用作多模波导，而图13(d)、图13(f)、图13(m)以及图13(p)所示的梯形波导15用作具有单模宽度端部的波导。
如上所述，根据梯形波导15的窄端的宽度，梯形波导15或者用作具有单模宽度端部的波导，或者用作多模波导。
然而，在光输入波导的输出端和光输出波导的输入端至少之一上设置具有单模端部波导的过程中，本发明并不局限于上述梯形波导15。其宽度比相应光输入波导和光输出波导的宽度宽的、满足单模条件以及至少具有一个向着阵列波导方向变宽的变宽波导部分的任何波导均可以用作用于此目的的具有单模端部的波导。
此外，在光输入波导的输出端和光输出波导的输入端至少之一上设置多模波导的过程中，本发明并不局限于上述梯形波导15。其宽度足以实现多模的、至少具有一个在被发送光的传播方向变宽的变宽波导部分的任何波导均可以用作用于此目的的多模波导。
在上述各实施例中，尽管采用阵列波导光栅作为分用器，但是还可以将阵列波导光栅用作复用器。在这种情况下，从第二光波导6输入光，而从第一光波导2之一输出具有多个波长的光。
显然，根据上述说明，可以对本发明进行多种调整和变更。显然，在所附权利要求所述的本发明范围内，除了在此特别说明的方法之外，还可以用其它方法实现本发明。
权利要求
1.一种阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器包括至少一个第一光波导；第一条形波导；阵列波导，通过所述第一条形波导与所述至少一个第一光波导相连；第二条形波导；以及多个第二光波导，通过所述第二条形波导与所述阵列波导相连，确定多个第二光波导的数量(Nch)以大致满足如下等式Δffsr＝Δfch·Nch其中Δffsr阵列波导光栅光复用器/分用器的自由光谱范围，Δfch待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔。
2.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个多模波导，具有第一端部和第二端部，第二端部的第二宽度比第一端部的第一宽度宽，各所述至少一个多模波导的第一端部分别与各所述至少一个第一光波导相连，各所述至少一个多模波导的第二端部分别与所述第一条形波导相连，所述至少一个多模波导的宽度从第一端部到第二端部变宽，并对所述至少一个多模波导的宽度进行配置以实现多模。
3.根据权利要求2所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个多模波导之间，所述至少一个直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
4.根据权利要求2所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个固定宽度波导，设置在各所述至少一个第一光波导与各至少一个多模波导之间，所述至少一个固定宽度波导具有大致固定的宽度，该宽度大致与所述至少一个多模波导的第一端部的第一宽度相同。
5.根据权利要求4所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个直波导，设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个固定宽度波导之间，所述至少一个直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
6.根据权利要求2所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个多模波导是梯形的，其第一端部为上底，第二端部为下底。
7.根据权利要求2所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一光波导包括多个第一光波导，并且所述至少一个多模波导包括多个多模波导，并且其中所有所述多个第一光波导分别与所有所述多个多模波导相连。
8.根据权利要求2所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一光波导包括多个第一光波导，多个第一光波导中至少有一个与所述第一条形波导相连，而无需引入所述至少一个多模波导。
9.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个多模波导，分别具有第三端部和第四端部，第四端部的第四宽度比第三端部的第三宽度宽，各所述多个多模波导的第三端部分别与各所述多个第二光波导相连，各所述多个多模波导的第四端部分别与所述第二条形波导相连，所述多模波导的宽度从第三端部到第四端部变宽，并对所述多模波导的宽度进行设置以实现多模。
10.根据权利要求9所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个多模波导之间，各所述多个直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
11.根据权利要求9所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个固定宽度波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个多模波导之间，各所述多个固定宽度波导均具有大致固定的宽度，并且该宽度大致与第三端部的第三宽度相同。
12.根据权利要求11所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个固定宽度波导之间，各所述多个直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
13.根据权利要求9所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中各所述多个多模波导均是梯形的，其第三端部为上底，第四端部为下底。
14.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一多模波导，具有第一端部和第二端部，第二端部的第二宽度比第一端部的第一宽度宽，各所述至少一个第一多模波导的第一端部分别与各所述至少一个第一光波导相连，各所述至少一个第一多模波导的第二端部分别与所述第一条形波导相连，所述至少一个第一多模波导的宽度从第一端部到第二端部变宽，并对所述至少一个第一多模波导的宽度进行配置以实现多模；以及多个第二多模波导，分别具有第三端部和第四端部，第四端部的第四宽度比第三端部的第三宽度宽，各所述多个第二多模波导的第三端部分别与各所述多个第二光波导相连，各所述多个第二多模波导的第四端部分别与所述第二条形波导相连，所述第二多模波导的宽度从第三端部到第四端部变宽，并且对所述第二多模波导的宽度进行配置以实现多模。
15.根据权利要求14所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个第一多模波导之间，至少一个第一直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
16.根据权利要求15所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二多模波导之间，各第二直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
17.根据权利要求14所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二多模波导之间，各第二直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
18.根据权利要求14所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一固定宽度波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个第一多模波导之间，第一固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与所述至少一个第一多模波导的第一端部的第一宽度大致相同。
19.根据权利要求18所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述第一固定宽度波导之间，第一直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
20.根据权利要求18所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二固定宽度波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个多模波导之间，各第二固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与第三端部的第三宽度大致相同。
21.根据权利要求20所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个第一固定宽度波导之间，至少一个第一直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
22.根据权利要求21所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二固定宽度波导之间，各第二直波导的宽度均比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
23.根据权利要求14所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二固定宽度波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二多模波导之间，各第二固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与第三端部的第三宽度大致相同。
24.根据权利要求23所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二固定宽度波导之间，各直波导的宽度均比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
25.根据权利要求24所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一固定宽度波导，分别设置在所述至少一个第一光波导与所述至少一个第一多模波导之间，至少一个第一固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与所述至少一个第一多模波导的第一端部的第一宽度大致相同。
26.根据权利要求14所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一多模波导是梯形的，并且其第一端部为上底，第二端部为下底，并且其中各所述多个第二多模波导均为梯形，并且其第三端部为上底，第四端部为下底。
27.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个单模波导，具有第一端部和第二端部，第二端部的第二宽度比第一端部的第一宽度宽，各所述至少一个单模波导的第一端部分别与各所述至少一个第一光波导相连，各所述至少一个单模波导的第二端部分别与所述第一条形波导相连，所述至少一个单模波导的宽度从第一端部到第二端部变宽，并对所述至少一个单模波导的宽度进行配置以实现单模。
28.根据权利要求27所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个单模波导之间，所述至少一个直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
29.根据权利要求27所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个固定宽度波导，设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个单模波导之间，所述至少一个固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与所述至少一个单模波导的第一端部的第一宽度大致相同。
30.根据权利要求29所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个直波导，设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个固定宽度波导之间，所述至少一个直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
31.根据权利要求27所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个单模波导为梯形，并且其第一端部为上底，第二端部为下底。
32.根据权利要求27所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一光波导包括多个第一光波导，并且所述至少一个单模波导包括多个单模波导，并且其中所有所述多个第一光波导分别与所有所述多个单模波导相连。
33.根据权利要求27所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一光波导包括多个第一光波导，多个第一光波导中至少有一个与所述第一条形波导相连，而无需引入所述至少一个单模波导。
34.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个单模波导，分别具有第三端部和第四端部，第四端部的第四宽度比第三端部的第三宽度宽，各所述多个单模波导的第三端部分别与各所述多个第二光波导相连，各所述多个单模波导的第四端部与所述条形波导相连，所述单模波导的宽度从第三端部到第四端部变宽，并且对所述单模波导的宽度进行配置以实现单模。
35.根据权利要求34所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个单模波导之间，各所述多个直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
36.根据权利要求34所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个固定宽度波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个单模波导之间，各所述多个固定宽度波导具有大致固定宽度，并且该宽度与第三端部的第三宽度大致相同。
37.根据权利要求36所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个固定宽度波导之间，各所述多个直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
38.根据权利要求34所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中各所述多个单模波导为梯形，并且其第三端部为上底，第四端部为下底。
39.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一单模波导，具有第一端部和第二端部，第二端部的第二宽度比第一端部的第一宽度宽，各所述至少一个第一单模波导的第一端部与各所述至少一个第一光波导相连，各所述至少一个第一单模波导的第二端部与所述第一条形波导相连，所述至少一个第一单模波导的宽度从第一端部到第二端部变宽，并且对所述至少一个第一单模波导的宽度进行配置以实现单模；以及多个第二单模波导，分别具有第三端部和第四端部，第四端部的宽度比第三端部的第三带宽宽，各所述多个第二单模波导的第三端部分别与各所述多个第二光波导相连，各所述多个第二单模波导的第四端部与所述第二条形波导相连，所述第二单模波导的宽度从第三端部到第四端部变宽，并且对所述第二单模波导的宽度进行配置以实现单模。
40.根据权利要求39所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个第一单模波导之间，至少一个第一直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
41.根据权利要求40所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二单模波导之间，各第二直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
42.根据权利要求39所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二单模波导之间，各第二单模波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
43.根据权利要求39所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一固定宽度波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个第一单模波导之间，第一固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与所述至少一个第一单模波导的第一端部的第一宽度大致相同。
44.根据权利要求43所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述第一固定宽度波导之间，第一直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
45.根据权利要求43所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二固定宽度波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个单模波导之间，各第二固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与第三端部的第三宽度大致相同。
46.根据权利要求45所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一直波导，分别设置在各所述至少一个第一光波导与各所述至少一个第一固定宽度波导之间，至少一个第一直波导的宽度比所述至少一个第一光波导的第一光波导宽度窄。
47.根据权利要求46所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二固定宽度波导之间，各第二直波导的宽度比所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
48.根据权利要求39所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二固定宽度波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二单模波导之间，各第二固定宽度波导分别具有大致固定的宽度，并且该宽度与第三端部的第三宽度大致相同。
49.根据权利要求48所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括多个第二直波导，分别设置在各所述多个第二光波导与各所述多个第二固定宽度波导之间，各第二直波导的宽度比各所述多个第二光波导的第二光波导宽度窄。
50.根据权利要求49所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器进一步包括至少一个第一固定宽度波导，分别设置在所述至少一个第一光波导与所述至少一个第一单模波导之间，至少一个第一固定宽度波导具有大致固定的宽度，并且该宽度与所述至少一个第一单模波导的第一端部的第一宽度大致相同。
51.根据权利要求39所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一单模波导为梯形，其第一端部为上底，第二端部为下底，并且其中各所述多个第二单模波导为梯形，其第三端部为上底，第四端部为下底。
52.根据权利要求2所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中所述至少一个第一光波导包括多个第一光波导，所述至少一个多模波导包括多个多模宽度波导，并且其中至少多个第一光波导之一通过至少多个多模波导之一与所述第一条形波导相连。
53.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中多个第二光波导的数量(Nch)为奇数。
54.根据权利要求1所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中多个第二光波导的数量(Nch)至少为3。
55.一种阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器包括至少一个第一光波导；第一条形波导；阵列波导，通过所述第一条形波导与所述至少一个第一光波导相连；第二条形波导；以及多个第二光波导，通过所述第二条形波导与所述阵列波导相连，根据待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔(Δfch)来这样确定多个第二光波导的数量(Nch)，即阵列波导光栅光复用器/分用器可以用作交织光波长复用器/分用器。
56.根据权利要求55所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中多个第二光波导的数量(Nch)为奇数。
57.根据权利要求55所述的阵列波导光栅光复用器/分用器，其中多个第二光波导的数量(Nch)至少为3。
58.一种制造阵列波导光栅光复用器/分用器的方法，该方法包括至少设置一个第一光波导；设置第一条形波导；设置通过所述第一条形波导与所述至少一个第一光波导相连的阵列波导；设置第二条形波导；设置通过所述第二条形波导与所述阵列波导相连的第二光波导；以及确定多个第二光波导的数量(Nch)以大致满足如下等式Δffsr＝Δfch·Nch其中Δffsr阵列波导光栅光复用器/分用器的自由光谱范围，Δfch待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔。
59.一种制造阵列波导光栅光复用器/分用器的方法，该方法包括至少设置一个第一光波导；设置第一条形波导；设置通过所述第一条形波导与所述至少一个第一光波导相连的阵列波导；设置第二条形波导；设置通过所述第二条形波导与所述阵列波导相连的第二光波导；以及根据待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔(Δfch)来这样确定多个第二光波导的数量(Nch)，即阵列波导光栅光复用器/分用器可以用作交织光波长复用器/分用器。
60.一种光复用器/分用器系统，该光复用器/分用器系统包括阵列波导光栅光复用器/分用器，该阵列波导光栅光复用器/分用器包括至少一个第一光波导；第一条形波导；阵列波导，通过所述第一条形波导与所述至少一个第一光波导相连；第二条形波导；以及多个第二光波导，通过所述第二条形波导与所述阵列波导相连，确定多个第二光波导的数量(Nch)以大致满足如下等式Δffsr＝Δfch·Nch其中Δffar阵列波导光栅光复用器/分用器的自由光谱范围，Δfch待输入到阵列波导光栅光复用器/分用器用于复用的光的或者待多路分解后从阵列波导光栅光复用器/分用器输出的光的频率之间的频率间隔；以及至少两个光复用器/分用器单元，分别与多个第二光波导中的各第二光波导相连。
全文摘要
本发明披露了一种阵列波导光栅光复用器/分用器,该阵列波导光栅光复用器/分用器包括通过第一条形波导与至少一个第一光波导相连的阵列波导。多个第二光波导通过第二条形波导与阵列波导相连。确定多个第二光波导的数量(N
文档编号H04J14/02GK1372156SQ0210508
公开日2002年10月2日 申请日期2002年2月20日 优先权日2001年2月20日
发明者奈良一孝, 柏原一久 申请人:古河电气工业株式会社