[发明专利]具有反射式光栅的混合平面光波导线路

说明书

技术领域

[01]本发明涉及平面光波导线路(PLC)，尤其是涉及具有混合到多层波导结构上的反射式衍射光栅的PLC。

背景技术

[02]在光学中，衍射光栅是在反射或透明基底上的细的、平行的、相等地间隔开的刻槽(groove)(刻线)，所述刻槽导致将反射或透射电磁能集中在被称为“级次”或“光谱级次”的分立方向上的衍射和相互干涉效应。

[03]刻槽尺寸和间隔在所讨论的波长的数量级上。在衍射光栅的使用最为普遍的光学波段中，每毫米有数百或数千刻槽。

[04]零级相应于正透射或镜面反射。高级次导致入射光束从几何(光线)光学所预测的方向偏离。在垂直入射角的情况下，角θ，即衍射光线从几何光学所预测的方向的偏离，由下列方程式给出，其中m是光谱级次，λ是波长，以及d是相邻刻槽的相应部分之间的间隔。

[05]

θ=±sin-1(mλd)]]>

[06]因为衍射光束的偏离角是与波长有关的，所以衍射光栅是色散的，即，衍射光栅在空间上将入射光束分成其组成波长分量，产生光谱。

[07]由衍射光栅产生的光谱级次可能重叠，取决于入射光束的光谱含量(spectralcontent)和光栅上每单位距离的刻槽的数量。光谱级次越高，进入下一低级次内的重叠就越多。衍射光栅常常被用在单色仪和其它光学仪器中。通过控制刻槽的横截面形状，有可能将大部分衍射能聚集在所关心的级次内。本技术被称为“闪耀(blazing)”。

[08]最初高分辨率衍射光栅被刻划。高质量刻划机的构造是极大的保证。后来的光刻技术允许光栅从全息干涉图样产生。全息光栅具有正弦形刻槽，所以不是那么亮，但在单色仪中是优选的，因为它们产生比闪耀光栅低得多的杂散光水平。复制技术允许从母光栅制造高质量复制光栅，这有助于降低光栅的成本。

[09]平面光波导反射式衍射光栅包括以有规律的顺序布置的小面(facet)的阵列。参考图1，其示出简单衍射光栅的性能。具有多个波长通道λ₁、λ₂、λ₃……的光束1以特定的入射角θ_in进入具有等级间距(grading pitch)Λ和衍射级次m的衍射光栅2。根据光栅方程式，该光束接着以依赖于波长和级次的角θ_out被有角度地分散：

[10]mλ＝Λ(sinθ_in+sinθ_out)                  (1)

[11]根据光栅方程式(1)，用于形成衍射级次的条件取决于入射光的波长λ_N。当考虑光谱的形成时，需要知道衍射角θ_Nout如何随着入射波长θ_in变化。因此，假定入射角θ_in是固定的，通过对方程式(1)的θ_Nout求导，得到下面的方程式：

[12]

∂θNout/∂λ=m/ΛcosθNout---(2)]]>