[发明专利]用于光学特性补偿的温度不敏感型阵列波导光栅波分复用器及其制造方法

说明书

技术领域

常用于传输大带宽信息的WDM远程通信系统通过单个光纤线路同 时利用“N”个波长传输光信号。由于在远距离传输中需要在单个光纤线 路上传输最大的带宽，所以通常采用DWDM传输来运载多个由1.0nm以 下的光学间隔分开的波长。阵列波导光栅波分复用器/解复用器(AWG) 装置常用于接收器单元的端部以对具有多个复用波长的光信号进行解复 用。

传统的AWG需要利用外部电源进行温度控制，从而在一定的保温 环境下操作。这是因为AWG对于操作温度变化表现出波长选择敏感性。 因此，对温度不敏感型AWG的需求日益快速增加。

背景技术

图1示出了传统AWG装置的示意图。AWG的波长复用和解复用特 性可以根据相关公式从以特定波长聚焦在特定位置上的光的特性而表示 出。从而，进入输出波导电路2的光的波长可以在初始输入条形波导电 路1a的位置水平(图1中的x方向)移动时偏移。在初始输入条形波导 电路1a的位置从输入平板波导3的焦点中心沿水平方向(图1中的x方 向)移动dx时，在输出条形波导电路2处的波长可改变dλ。该位置关系 在公式1中示出，

dx/dλ＝[L_f*ΔL/(n_s*dλ₀)]*n_g    (公式1)

其中L_f是平板波导的焦距，n_g是阵列波导的群折射率。可从公式1 导出公式2，其中T定义为温度变化。

dx＝[L_f*ΔL/(n_s*dλ₀)]*n_g*(dλ/dT)*T  (公式2)

如公式2所述，在初始输入条形波导电路1a的位置沿水平方向(图 1中的x方向)移动时，尽管在输出条形波导电路2处的波长在温度变化 下偏移，但也可以补偿波长的温度相关性。例如，假设焦距L_f为13mm， 阵列波导中的波导长度差ΔL为40μm，在阵列波导与输出平板波导之间 的界面处阵列波导管节的波导节距为14μm，并且衍射率m为38，那么 初始输入条形波导电路1a的位置移动dx的距离可计算为dx＝～0.28T (μm)，以补偿在温度变化下的波长偏移。从而，在输入条形波导电路沿 水平方向(图1中的x方向)移动14μm时可补偿50℃温度变化的波长 偏移。

为了使初始输入条形波导电路1a的位置在温度改变时从动地移动， 必须使附接有CTE比基板大的横向滑动杆9的初始输入条形波导电路1a 的位置水平(x方向)移动，该水平移动在横向滑动杆9发生热膨胀和热 收缩时实现。

在如图1所示的温度不敏感型AWG的示意图中，绘出了以下功能： AWG结构，其由AWG芯片的两个子芯片部件(输入子芯片部件6a，主 子芯片部件6b)构成；对准底基板7，其将AWG芯片的这两个子芯片部 件6a、6b再对准并附接；薄膜垫片8，其设计成控制和保持两个子芯片 部件6a、6b之间的对准间隙10；以及横向滑动杆9，其通过根据热膨胀 和热收缩而使定位有初始输入条形波导电路1a的输入子芯片部件6a沿 水平x方向移动而补偿波长偏移。光的复用光波长从输入光纤进入AWG 芯片上的初始输入条形波导电路1a，然后这些波长依次传输到输入平板 波导3、阵列波导5、输出条形波导电路2，最后解复用的波长到达输出 光纤。然而，不可避免的是光学特性发生改变的程度与由切分处理中基 板的切分切口宽度(切分刀片移除的宽度)引起的光路长度差一样，而 与温度不敏感型AWG的效率无关。特别的是，由于AWG芯片基板的切 分切口宽度引起的该光路长度差导致输出信号光谱的带宽发生较小的改 变，从而导致光插入损耗以及其它光学特性的改变。虽然这些改变较小， 但其导致装置在光学特性的临界点处发生故障。因此，必须提出技术方 案来补偿由于AWG芯片基板的切分切口宽度引起的光学特性的改变。

发明内容

技术问题