专利名称：偏振无关的折叠式阵列波导光栅的制作方法
技术领域：
本发明属于光通信波分复用解复用及固定路由交换领域中的阵列波导光栅，特别涉及阵列波导光栅的偏振模色散与偏振相关损耗领域。
折叠式阵列波导光栅是一种新型的结构形式，在基底上设置有作为自由空间耦合区的平板波导，其一侧有输入波导和输出波导，另一侧为阵列光栅区，后者和与之配套的反射镜之间为空气楔或胶层，构成折叠式阵列波导光栅；它利用了传统阵列波导光栅的对称性，体积大大减小，成本下降很多，但是由于反射面的存在，半波片及四分之一波片在偏振模色散补偿、偏振相关损耗等问题上已经无能为力，这一问题还没有得到较好的解决。
本发明的一种偏振无关的折叠式阵列波导光栅，在基底上设置有作为自由空间耦合区的平板波导，其一侧有输入波导和输出波导，另一侧为阵列光栅区，后者和与之配套的反射镜之间为空气楔或胶层，构成折叠式阵列波导光栅，其特征在于所述反射镜前置有磁致旋光物质薄膜，其位置处于均匀磁场中。
所述的偏振无关的折叠式阵列波导光栅，其进一步特征在于所述均匀磁场由围绕反射镜和磁致旋光物质薄膜的磁环形成。
所述的偏振无关的折叠式阵列波导光栅，基片的一面可以外延生长磁致旋光物质薄膜，其表面可镀增透膜；另一面可以镀金属反射膜构成反射镜。
所述的偏振无关的折叠式阵列波导光栅，基片的一面可以外延生长磁致旋光物质薄膜，其表面可镀增透膜；另一面可以镀增透膜，该面与构成反射镜的金属反射面粘接。
原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。其规律为
ψ＝VLHcosα式中，ψ为振动面旋转的角度，L为光程，H为磁场强度，α为光线与磁场的夹角，V为比例常数，称费尔德常数，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性强弱的参量。若α＝0度，则ψ＝VLH，即顺着磁力线方向传播，迎着光看，振动面将向右偏转ψ，若α＝180度，则ψ＝-VLH，即逆着磁力线方向传播，迎着光看，振动面将向左偏转-ψ。
本发明反射镜前置有磁致旋光物质薄膜，其位置处于均匀磁场中，构成了旋光转角为45度的法拉第旋转器。由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1.本发明通过在折叠式阵列波导光栅配套的反射镜前安置了旋光转角为45度的法拉第旋转器，使得光栅区波导输出光透过旋光物质薄膜后经反射面反射后重新回到光栅区波导内时，光栅区波导内原有的TM(横磁模)变为TE(横电模)，解决了传统AWG的偏振相关损耗和偏振模式色散的难题。
2.本发明中由于采用的旋光转角为45度的法拉第旋转器对温度和波长敏感性不大，经特殊设计的磁环也可保证磁致旋光物质处于均匀的磁场中，使得偏振模式能较好的转换。
3.本发明方案适合于折叠式阵列波导光栅，在解决上述难题外，使得器件体积大大减小，成本降低。
图1(b)为本发明另一种实施方案；图2为图1(a)和图1(b)的左视图，图3为光波的偏振态演变示意图。
当多波长光波从8中输入后，经7衍射耦合进5，5中各波导间不存在光的相互耦合，5中相邻波导间存在固定的相位差，光波经5传播进4。图3中，(1)为4中光波的某一偏振态，假设光沿着磁力线方向前进，迎着光看，振动面将向右偏转，该偏振态经过3后偏振方向变为(2)所示方向(偏转45度)，然后经1反射后，偏振方向变为(3)所示方向(偏转180度)，并且逆着磁力线方向传播，透过3后，迎着光看，振动面将向左偏转，该偏振态变(4)所示方向(偏转45度)。该方案中磁致旋光物质薄膜3处于均匀的磁场中。当1与3做成一体时，先调节1来选择阵列波导光栅的中心波长，再调节磁环获得较精确的45度旋光转角；当1与3分开时，阵列波导光栅的中心波长与45度旋光转角可分别通过调节1和2实现。
前述输入、输出波导可为硅基波导，磁致旋光物质薄膜可为(YbTbBi)3Fe5O12石榴石单晶薄膜，石榴石薄膜所处基片的另一面为镀金反射膜，处于均匀的磁场中。封装过程中，通过调节石榴石薄膜3与芯片阵列光栅端面的夹角来调节折叠式阵列波导光栅的中心波长，调节磁环2来调整旋光转角以获得较好的模式转换。这样，实现了阵列光栅区波导内的偏振模式的转换，从而大大减少了传统阵列波导光栅的偏振模色散和偏振相关损耗。该结构的折叠式阵列波导光栅既可以适用于密集波分复用器(DWDM)，也可以适用于梳波分复用器(CWDM)。
权利要求
1.一种偏振无关的折叠式阵列波导光栅，在基底上设置有作为自由空间耦合区的平板波导，其一侧有输入波导和输出波导，另一侧为阵列光栅区，后者和与之配套的反射镜之间为空气楔或胶层，构成折叠式阵列波导光栅，其特征在于所述反射镜前置有磁致旋光物质薄膜，其位置处于均匀磁场中。
2.如权利要求1所述的偏振无关的折叠式阵列波导光栅，其特征在于所述均匀磁场由围绕反射镜和磁致旋光物质薄膜的磁环形成。
3.如权利要求1或2所述的偏振无关的折叠式阵列波导光栅，其特征在于基片的一面外延生长磁致旋光物质薄膜，其表面可镀增透膜；另一面镀金属反射膜构成反射镜。
4.如权利要求1或2所述的偏振无关的折叠式阵列波导光栅，其特征在于基片的一面外延生长磁致旋光物质薄膜，其表面可镀增透膜；另一面镀增透膜，该面与构成反射镜的金属反射面粘接。
全文摘要
偏振无关的折叠式阵列波导光栅，属于光通信波分复用解复用及固定路由交换领域。本发明通过在折叠式阵列波导光栅的反射镜前安置了旋光转角为45度的法拉第旋转器，其由均匀磁场和处于其中的磁致旋光物质薄膜构成，对温度和波长敏感性不大，使得光栅区波导输出光透过旋光物质薄膜后经反射面反射后重新回到光栅区波导内时，波导内原有的TE(横电模)变为TM(横磁模)，原有的TM(横磁模)变为TE(横电模)，解决了传统AWG的偏振相关损耗和偏振模式色散的难题，同时使得器件体积大大减小，成本降低。该结构的折叠式阵列波导光栅既可以适用于密集波分复用器(DWDM)，也可以适用于梳波分复用器(CWDM)。
文档编号H04B10/12GK1441284SQ03118878
公开日2003年9月10日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者朱大庆, 张立国, 许振鄂 申请人:华中科技大学