专利名称：一种平面光波导型差分正交相移键控解调器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种平面光波导型差分正交相移键控解调器(以下简称DQPSK解调器)，本实用新型属于通信领域。
背景技术：
目前，欧美、日本、中国等大部分主流运营商已经开始规划和建设40G长途骨干网和城域网，其中AT&T、NTT> Verizon、TransTelecom、Telefonica、中国电信等运营商均已经或正在建设一定规模的40G网络。在技术上来说，引入40G所面临的几个主要障碍是偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,简称PMD)容限、非线性容限、以及色散容限、级联可重构光上下复用滤波导致的光谱劣化等。传统调制方式已经满足不了 40G的要求，而近期发展的差分四进制相移键控(Differential Quarter Phase Shift Key,简称DQPSK)格式在各种格式中因其优越的性能成为传输技术研究的热点。与传统的调制格式相比，光DQPSK调制具有非常窄的频谱宽度和较高的频谱利用率。作为四相位调制格式，在相同的·信息速率下，DQPSK的码元速率仅为ニ进制信号的1/2，即用20Gb/s的码元速率就可实现40Gb/s的信息传输速率。研究证明，DQPSK具有较大的色散容限、PMD容限和较大的非线性容限。目前采用自由光学器件エ艺与PLCエ艺制作DQPSK解调器已经产品化，其中Kylia、Optoplex, Photop公司使用自由光学器件エ艺制作DQPSK解调器，日本NEL采用PLCエ艺制作DQPSK解调器。PLC技术以其易于规模化、自动化生产，稳定性好，易于集成，在价格和性能方面都更有优势等诸多特点，被认为是光通信产业的明日之星，具有非常广阔的应用前景。并且，像这种高端器件，性能要求越高吋，PLC技术的优越性越明显。PLC型DQPSK解调器是由多种不同材料构成，由于不同材料的热膨胀系数不同，及制作エ艺误差，从而导致应カ双折射、波导结构不对称及偏振模耦合等现象。因此，在平面波导中通常有较大的双折射效应，对不同偏振状态响应不同，这种现象称为偏振相关频率PDF或者偏振相关波长PDW。目前现有技术通常采用加半波片的方法来解决偏振相关性问题，该现有切缝技术的切缝面与波导轴线垂直，如图3所示。在芯片的合适位置，用切片机先切ー个N微米宽的缝，切缝与波导垂直。然后将M微米厚的半波片插入缝中(NS M)，并加入匹配液，减小附加插损及回波损耗。由于半波片的材料折射率和ニ氧化硅波导的折射率并不能完全匹配，导致光信号到达波片的位置时会有较大的反射。此时，入射光线a在半波片表面反射，反射光线b沿原方向返回波导，从而导致回波损耗的劣化，光路图如图7所示。由于波导与波片之间相互垂直，反射光沿原方向返回，全部进入波导而使回波损耗较差，导致光信号到达波片的位置时会有较大的反射，反射光会増加器件的回波损耗，导致回波损耗这一指标变差，无法满足器件的商用指标。
发明内容本实用新型的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供ー种具有较小回波损耗的平面光波导型差分正交相移键控解调器。本实用新型所采用的技术方案是—种平面光波导型差分正交相移键控解调器，包括马赫-曾德尔延迟干涉仪和半波片，所述马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂上设置有切縫，且切缝与其相邻的波导之间具有一定的倾斜角度，所述的半波片设置于切缝内。所述的切缝宽度NS半波片的厚度M，且设置有半波片的切缝内加入有匹配液。所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂表面垂直,切缝面相对马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度。所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，切缝面相对切割波导面呈垂直角度。
·[0011]所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，切缝面相对马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度。本实用新型具有如下优点I、本实用新型的平面光波导型DQPSK解调器具有较小的回波损耗；2、本实用新型的平面光波导型DQPSK解调器，具有成本低、エ艺简单，便于批量生产的优点。
图I、本实用新型DQPSK解调器结构示意图；图2、DQPSK解调器的传输谱线；图3、现有技术DQPSK解调器的切缝结构示意图；图4、采用水平方向上倾斜的切缝结构示意图；图5、采用在波导垂直截面方向上倾斜的切缝结构示意图；图6、采用在水平方向、波导垂直截面方向上同时倾斜的切缝结构示意图；图7、图3切缝结构的光路示意图；图8、图4切缝结构的光路示意图；图9、图5切缝结构的光路示意图；图10、图6切缝结构的光路示意图。其中I、马赫-曾德尔延迟干涉仪；2、90度混频器；3、半波片；4、第一耦合器；5、第二稱合器；6、第三稱合器；7、第四耦合器；8、第五耦合器；9、切缝；10、90度加热器；EF、波导轴线；a、入射光线；b、反射光线；GH、波导上表面中心线；IJ、波导下表面中心线；O、切缝平面AB⑶与波导上表面中心线GH的交点；01、切缝平面AB⑶与波导下表面中心线IJ的交点；[0036]A、B、C、D :垂直于波导轴线EF的切缝平面上的四个顶点；Al、BI、Cl、Dl :与切缝平面AB⑶的线AB有夹角a的倾斜切缝平面上的四个顶点；A2、B2、C2、D2 :与切缝平面AB⑶的线AD有夹角P的倾斜切缝平面上的四个顶点；A3、B3、C3、D3 :与切缝平面ABCD的线AB有夹角a、同时与线001有夹角P的倾斜切缝平面上的四个顶点。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型的平面光波导型DQPSK解调器做出进ー步的说明。本实用新型实施例采用平面光波导型DQPSK解调器为一个马赫-曾德尔延迟干涉仪和ー个90度混频器的组合结构，干涉仪两臂之间有一个波特周期的时延。DQPSK解调器结构如图I所示，包括马赫-曾德尔延迟干涉仪1、90度混频器2，半波片3，半波片3设置于平面光波导的马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂中间位置附近的切缝9内，该切缝与其相邻的波导呈倾斜角设置，该倾斜角角度采用任意角度。其过程具体如下用切片机在平面光波导的马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂位置先切ー个N微米宽的缝，切缝与其相邻的波导呈倾斜角设置。然后将M微米厚的半波片插入缝中，切缝缝宽同半波片厚度需N > M，半波片ー般为高分子材料或者石英材料。在插入半波片的切缝中加入匹配液，可以更一歩减小附加插损及回波损耗。本实用新型所述半波片插入的切缝有三种结构，第一种实施方式如图4所示，切缝采用同马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂波导表面在水平方向上倾斜一定角度a的位置，沿波导垂直截面方向进行切缝，即切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，切缝面相对切割波导面呈垂直角度，此时切缝平面A2B2C2D2与切缝平面ABCD的线AB有夹角a，该切缝于与其相邻的波导不垂直。从俯视DQPSK解调器的角度，插入半波片的切缝面是同马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂波导表面在水平方向上倾斜一定角度9。由于倾斜插入的半波片与切缝相邻波导之间不再垂直，两者之间由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是与原入射方向间有2 a的夹角，因此，反射光只有极少的部分反射回波导，从而能大大改善DQPSK解调器的回波损耗。插入半波片的切缝结构的第二种实施方式如图5所示，切缝采用从垂直于同马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂波导表面的位置，沿相对波导垂直截面倾斜一定角度3方向进行切縫，即所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂表面垂直，切缝面相对马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，此时切缝平面A1B1C1D1与切缝平面ABCD的线AB有夹角P，该切缝于与其相邻的波导不垂直。从俯视DQPSK解调器的角度，DQPSK解调器中插入半波片的切缝ロ是同马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂波导表面垂直。由于波导与倾斜插入的波片间不再垂直，两者之间由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是与原入射方向间有2 0的夹角，因此，反射光只有极少的部分反射回波导，从而能大大改善DQPSK解调器的回波损耗。插入半波片的切缝结构的第三种实施方式如图6所示，该切缝结构采用第一种实施方式和第二种实施方式的结合，即切缝采用同马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂波导表面在水平方向上倾斜一定角度e的位置，沿相对波导垂直截面倾斜一定角度0方向进行切縫，即所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，切缝面相对马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度。此时切缝平面A3B3C3D3与切缝平面ABCD的线AB有夹角a、同时与切缝平面ABCD与波导上表面中心线GH的交点和切缝平面ABCD与波导下表面中心线IJ的交点相连的线OOl有夹角P，该切缝于与其相邻的波导不垂直。该切缝在沿马赫-曾德尔延迟干涉仪两臂波导水平方向上倾斜一定角度a，且相对于马赫-曾德尔延迟干渉仪两臂波导垂直截面方向上倾斜一定角度P。由于倾斜插入的半波片与切缝相邻波导之间不再垂直，两者之间由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是与原入射方向间在水平方向上有2 a的夹角、在波导垂直截面方向上有2 0的夹角，因此，反射光只有极少的部分反射回波导，从而能大大改善回波损耗。采用本实用新型结构的DQPSK解调器其工作过程具体如下=DQPSK解调器包括一个马赫ー泽得时延干涉仪I和ー个90度混频器2，马赫ー泽得时延干涉仪两臂之间有ー个波特周期的时延。任意偏振态入射的DQPSK光信号首先被第一耦合器4分成功率相等的两个支路，这两个支路分别进入马赫ー泽得时延干涉仪I的两臂中，然后经过第二耦合器5、 第三耦合器6，最后分别在第四耦合器7、第五耦合器8处相遇，从而发生干渉。如果携带信息的两相邻码元的光载波发生相长干涉，那么光功率从干涉仪的其中ー个端ロ输出；反之，如果光载波发生相消干渉，那么光功率从马赫ー泽得时延干涉仪的另ー个端ロ输出。因此，干渉的结果使得马赫ー泽得时延干涉仪两个输出端ロ携帯了功率相同，但逻辑上相反的光信号，从而实现了相位调制到幅度调制的转换，即解调制。90度加热器10使得进入第四耦合器7、第五耦合器8的光之间有/2的相位差，也可以称为“I”与“Q”支路，在传输谱线上表现为1支路的两路互补的输出光谱II、12与Q支路的两路互补的输出光谱Q1、Q2在频域上错开1/4 FSR，DQPSK解调器的传输谱线如图2所示。DQPSK解调器必须是低偏振相关的。由于偏振相关性而造成的频率失配对Q值的影响较大，在相同比特率下，DQPSK解调器比DPSK解调器大4倍。为了保证必须的Q值代价DQPSK解调器的偏振相关频率要450MHz。当插入半波片的切缝结构采用本实用新型中的如图4所示第一种实施方式，倾斜切缝时的光路图如图8所示，反射光线b同入射光线a之间有2 a的夹角，此时反射光只有极少的部分反射回波导；切缝结构采用本实用新型中的如图5所示第二种实施方式，倾斜切缝时的光路图如图9所示，反射光线b同入射光线a之间有2 ^的夹角，此时反射光只有极少的部分反射回波导；采用本实用新型中的如图6所示第三种实施方式，倾斜切缝时的光路图如图10所示，此时反射光线b同入射光线a之间在水平方向上有2 a的夹角、在波导垂直截面方向上有20的夹角，此时反射光只有极少的部分反射回波导。因此采用本实用新型提出采用切缝与波导不垂直的技术方案，可以有效解决DQPSK解调器回波损耗劣化的问题。虽然本实用新型已经详细地示出并描述了一个相关的特定的实施例參考，但本领域的技术人员应该能够理解，在不背离本实用新型的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本实用新型的权利要求所要求的保护范围。
权利要求1.ー种平面光波导型差分正交相移键控解调器，包括马赫-曾德尔延迟干涉仪和半波片，其特征在干 所述马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂上设置有切縫，且切缝与其相邻的波导之间具有一定的倾斜角度，所述的半波片设置于切缝内。
2.如权利要求I所述的ー种平面光波导型差分正交相移键控解调器，其特征在于 所述的切缝宽度N >半波片的厚度M，且设置有半波片的切缝内加入有匹配液。
3.如权利要求I或权利要求2所述的ー种平面光波导型差分正交相移键控解调器，其特征在于 所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂表面垂直，切缝面相对马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度。
4.如权利要求I或权利要求2所述的ー种平面光波导型差分正交相移键控解调器，其特征在于 所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，切缝面相对切割波导面呈垂直角度。
5.如权利要求I或权利要求2所述的ー种平面光波导型差分正交相移键控解调器，其特征在于 所述切缝的开ロ同马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度，切缝面相对马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂呈倾斜角度。
专利摘要本实用新型公开了一种平面光波导型差分正交相移键控解调器，包括马赫-曾德尔延迟干涉仪和半波片，所述马赫-曾德尔延迟干涉仪两波导臂上设置有切缝，且切缝与其相邻的波导之间具有一定的倾斜角度，所述的半波片设置于切缝内。本实用新型的平面光波导型DQPSK解调器具有较小的回波损耗，且成本低、工艺简单，可以批量生产。
文档编号H04B10/158GK202513933SQ20122005109
公开日2012年10月31日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者周天宏, 马卫东 申请人:武汉光迅科技股份有限公司