[发明专利]1×N多模光功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种1×N多模光功率分配器。

背景技术

光功率分配器在光通信系统、光纤用户网、光纤有线电视(Cable Television，CATV)、无源光网络(Passive Optical Network，PON)、光局域网等领域中被广泛应用，常常用来实现光路连接、光信号传输方向控制、光信号功率分配、各器件之间的耦合控制等。

所谓多模光功率分配器，是指输入波导和输出波导都是多模波导的光功率分配器。多模波导的横截面尺度较大，可从几十微米到几百微米。与单模光功率分配器相比，多模光功率分配器放宽了耦合条件，容许较大的横向和角度装配误差。然而，多模波导中可以激励成百上千个光传输模式，由于耦合条件不同，各模携带的初始能量亦不同；传输过程中，由于模变换、模耦合和模衰减，各模携带的能量比例也不断变化，只有经过很长的传输距离后，各模携带能量的比例才固定下来，这种状态就是稳态模分布。模式噪声影响了多模光功率分配器的性能。

与本发明相关的专利主要有：CN1124505C，CN1305236C，US4229067。专利CN1305236C为提高输出能量的均匀性，采用平面波导型Y分支级连结构的光功率分配器，但该设计当输出端口较多时，器件长度较长，传输损耗较大；专利CN1124505C采用光束分离器和扩展器，不会因输出端口较多而增大器件长度或增加传输损耗，但输入端装配公差较小；专利US4229067使用阶跃-梯度-阶跃波导扰模器解决模式噪声问题，但其波导长度太长，损耗太大。

发明内容

为了克服多模光功率分配器模式噪声的问题，本发明的目的在于提供一种1×N多模光功率分配器，其特性基本不受模式噪声的影响。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明由扰模区和分光区连接而成；扰模区由一根输入直波导构成，分光区由N根输出波导构成。

所述的N根输出波导为输出直波导，N根输出直波导沿输入直波导的中心线对称分布，每根输出直波导与输入直波导的中心线的夹角θ从中间到两边依次增大，θ角为0～25°。

所述的N根输出波导为输出S形波导，N根输出S形波导沿输入直波导的中心线对称分布，每根输出S形波导与输入直波导的中心线的距离L从中间到两边依次增大，L为0～2.2mm。

所述的输出直波导或输出S形波导，其宽度为50～200微米，厚度为50～200微米，长度为1～10毫米。

所述的扰模区的输入直波导，其宽度为输出波导宽度的N倍，厚度与输出波导的厚度相同，长度为1～10毫米。

所述的N根输出波导为大于1的自然数。

1×N多模光功率分配器的工作原理是：来自多模光纤的光信号，从扰模区左端输入，传输过程中经过多次全反射，最终在扰模区右端达到稳态模分布，克服了模式噪声的问题；分光区与扰模区右端相连，将达到稳态模分布的光信号分配到各个输出端并输出。

光功率分配器的主要性能指标有插入损耗、附加损耗、均匀性、串扰和偏振相关损耗，其中插入损耗和均匀性是最重要的性能指标。

插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对于输入端口的光功率的减少量，数学表达式为

ILi=-10lgPOUTiPIN(dB)]]>

式中，IL_i是第i个输出端口的插入损耗，P_OUTi是第i个输出端口的光功率，P_IN是输入端口的光功率。

均匀性定义为各输出端口光功率的最大变化量，数学表达式为