[发明专利]光功率稳定分光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种分光技术，且特别涉及一种分光率稳定型光耦合器。

背景技术

在信息交流密集的日常生活中，光通讯也是通讯的主要方式之一。而分光元件是在光通讯元件中的重要元件之一，目前已例如被广泛的应用于高密度分波多任务(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)系统及元件中，例如塞入/撷取多任务器(Add/Drop Multiplexer)、频道交错滤波器(Interleave Filter)、热光开关(Thermo-Optical Switch)等。分光元件主要提供分光、分波的功能。一般较普遍的是采用方向耦合器(directional coupler，DC)为基本架构，其更例如是3dB光耦合器，具有50％∶50％的分光比。

图1显示传统的3dB光耦合器结构示意图。参阅图1，光耦合器有两个光臂(或是光波导)，有两个输入端10、12以及两个输出端16、18。两个光臂有一耦合部分14。输入的光从输入端10、12中的任一个输入而通过耦合部分14，光能量会从一光臂耦合到另一光臂。如此、输入的光会依照耦合部分14的耦合系数(coupling ratio)被分成二光量，同时从输出端16、18输出。对于3dB光耦合器而言，其耦合系数κ(coupling ratio)是50％∶50％，因此输入的光会被分成二等分而从输出端16、18输出。也就是说，耦合系数决定分光的功率。

然而耦合系数除了取决于设计参数外，由于制造工艺上的误差，也会改变耦合系数。例如、如果耦合系数有5％的误差，则分光功率值会变为0.475∶0.525。换句话说，除非制造设备非常良好，否则很难达到元件的设计要求。

方向光耦合器的光波导长度，其由于制造工艺造成的误差可以利用外加热方式来补偿，而耦合系数的误差仍没有有效的方式来改善。因此，传统的分光器在设计与实际操作上往往会有很大误差。如果其应用在其它元件上，也会影响其元件所预期的特性。然而，不同分光比的分光元件已广泛应用在高密度分波多任务(DWDM)的元件中。因此，制造或设计者仍积极寻求可实际应用于平面光波导元件，并且能提高制造工艺容忍度的分光耦合器是基本且重要的课题。

美国专利第6735358号文件中提出一种解决方式。图2显示传统光耦合器的架构示意图。参阅图2，传统光耦合器是由三个分光单元100、110、112所组成。每个分光单元例如分光单元100是由三个耦合单元102以及两个延迟单元104所组成，其中三个耦合单元102的耦合系数皆不同。第一个分光单元100的二输出端106与108分别输入到分光单元110与112。如此，当制造工艺有10％误差时，讯号比仍达到20dB。然而，如何提升分光功率，进而提升对制造工艺的容忍度没有提出解决方法。

另外，图3显示传统另一种光耦合器的架构示意图。图3是日本专利第2001241370号文件所提出的方式。此光耦合器包括四个相同耦合系数κ的分光单元以及三个延迟单元。此三个延迟单元分别有λ/4、ΔL、-λ/4的特征延迟量，其中ΔL是可调整的。由于ΔL的设置，再配合特定的λ/4与-λ/4的特征延迟量。此传统设计可以降低制造工艺误差对输出功率的影响。

然而，前述的传统光耦合器的设计，虽然有其设计的效果，但如何提升光耦合器的设计仍需要继续研发。

发明内容

本发明提供一种光耦合元件，至少可以达到提升分光器对制造工艺容忍度的效果，可以例如提供一分光率稳定的效果。

本发明提出一种光耦合元件，包括至少一个第一种延迟光路，具有一延迟量；至少一个第二种延迟光路，具有一基本延迟量以及一可调延迟量；以及多个分光单元。通过所述多个分光单元以串联方式连接所述第一种延迟光路与所述第二种延迟光路，且连接于一输入端及一输出端之间，可得到稳定的一等效耦合系数。另外，通过该可调延迟量的设定，可得到任意所要且稳定的等效耦合系数。

依据本发明实施例，于前述光耦合元件中，所述多个分光单元例如是方向光耦合器或是分光元件。

依据本发明实施例，于前述光耦合元件中，所述多个分光单元的多个耦合系数例如是大致上相等值，或是有不同值。

依据本发明实施例，于前述光耦合元件中，所述第一种延迟光路的所述延迟量以及所述第二种延迟光路的所述基本延迟量例如是大致上相等值，或是有不同值。

依据本发明实施例，于前述光耦合元件中，例如所述第一种延迟光路的数量为一个，所述第二种延迟光路的数量为一个，以及所述多个分光单元的数量为三个。