[发明专利]一种频谱平坦化的单纤三重波分复用器

说明书

技术领域

本发明涉及波分复用器，尤其涉及一种频谱平坦化的单纤三重波分复用器。

背景技术

除骨干网和城域网，光纤到户接入网逐渐成为光通信的重要发展建设方向。光纤到户(FTTH)可向用户提供极丰富的带宽，是一种理想的接入模式，是未来光纤通信系统解决“最后一公里”的最好方式，并将成为新一代宽带网络的标志。“十一五”规划明确提出：“加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设，推进三网融合”。三网融合是用一个网络代替目前的语音、数据和视频三个网络，并整合三个网络的功能。采用单纤三向传输技术来实现这种综合业务的传输已经逐渐成为光纤到户技术发展的一个主流。这对光器件提出了新的技术要求并为之开辟了一个崭新的应用领域。

在光纤到户接入网系统中，单纤三向复用器(Triplexer)是一种必需基本元器件。从中央控制单元发射出两个不同波长(1490nm/1550nm)的光信号(数据业务1490nm、视频业务1550nm)。这两路信号经由一条光纤发送到终端后由Triplexer分开，然后分别耦合到一个数字信号接收器(数据业务1490nm)和一个模拟信号接收器(视频业务1550nm)。同时将一个数字信号发射器发射的光信号(语音业务1310nm)通过Triplexer耦合到同一条光纤反向传输至中央控制单元。基于阵列波导光栅(AWG)的Triplexer相对于其它分立型器件来说，具有集成度高、尺寸小、稳定性高、大批量生产等突出优势。普通的AWG单纤三重波分复用器的结构如图1所示，包括依次相连的一条输入波导、输入平板波导区、阵列波导区、输出平板波导区和三条输出波导。光从输入波导依次通过输入平板波导区、阵列波导区和输出平板波导区传播至输出波导。三条输出波导分别对应波长为1310nm，1490nm和1550nm的光信号输出。

在WDM(波分复用)系统中，器件的通道带宽是其重要特性之一。按频谱响应的形状可以将AWG波分复用器分为高斯型和平顶型。对于高斯型AWG波分复用器，由于它的1dB带宽较小，外界因素(如工作温度漂移等)的影响大大限制了器件在系统中的应用。相比之下，平顶型AWG波分复用器的1dB带宽要大得多，因而具有很多优点：(1)允许高速调制；允许激光器的发射波长有小量偏移；减小了对温度变化的敏感性；减小了对偏振的敏感性；降低了工艺中折射率控制精度要求等。因此，通过采用频谱平坦化结构从而实现平顶型AWG波分复用器是一项关键技术。

已有多种用于AWG波分复用器频谱平坦化的方法。例如文献“Flat channelpassband wavelength multiplexing and demultiplexing devices by multiple Rowlandcircle design，”Y.P. Ho，H.Li and Y. J.Chen，IEEE Photo.Technol.Lett.，9(3)：342-344，1997中提到可以使用双罗兰结构。文献“Multigrating method for flattenedspectral response wavelength multi/demultiplexer，”Rigny.A.，A.Bruno and H.Sik.，Electron.Lett.，33(20)：1701-1702，1997中提到可以使用双光栅结构。

文献“Compact and low-loss integrated box-like passband multiplexer，”C.R.Doerr，L.W. Stulz，and R.Pafchek，IEEE Photo.Technol.Lett.，15(7)：918-920，2003提出利用马赫-泽德干涉器(MZI)和AWG级联的方法：设计MZI自由光谱范围(FSR)，使之与AWG通道间隔相等。此时，带通内波长经过MZI后在AWG输入面上产生不同的预偏移，从而在输出面上的成像位置几乎都处于输出波导的中心位置，因而带通内波长的输出几乎相同，即实现了频谱平坦化。