[发明专利]用于对波长基本不敏感的混合式器件的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理电磁信号的器件，更具体而言，涉及混合式电磁处理器件。

背景技术

诸如混合式光耦合器之类的光学处理及耦合设备在业内是已知的。这样的组件利用具有精心选择的物理尺寸的元件来执行功率分配、组合和其他功能。这些类型的器件通常被构建成在特定光频率上操作。

发明内容

各种实施方式提供了一种光学器件，该光学器件包括自由空间光学区以及与之连接的输入及输出光波导端部。光波导中的至少一个在其两个分段之间具有横向偏移。横向偏移位于靠近自由空间光学区之处。

用于对波长基本不敏感的混合式光学器件的光学器件的一些实施方式解决了现有技术的某些不足之处。具体而言，在这样的实施方式中，横向偏移产生横模振荡，使得器件的波长依赖性相对于不具有所述偏移的器件而言得以降低。

一种实施方式的特征为一种装置。该装置包括平面集成光学器件。该平面集成光学器件具有至少一个输入光波导、自由空间光学区以及多个输出光波导。光波导端部连接至自由空间光学区。至少一个输入光波导在至少一个输入光波导的输入部分与输出部分的接合端部处在其芯中具有偏移。

附图说明

通过结合随附的附图考虑以下详细描述，可以很容易地理解本发明的教导，在附图中：

图1描绘了本领域已知的混合式光学器件的示例；

图2描绘了执行根据各种实施方式的功能的90度对波长基本不敏感的2x4混合式光学器件；

图3图形地描绘了根据各种实施方式的模振荡分布图；并且

为便于理解，尽可能地使用相同参考编号来表示各图中的相同元件或者具有相似功能的元件。

具体实施方式

将会在双输入、四输出(2x4)90度混合式平面光学器件内执行的光耦合/处理功能的上下文中说明各种实施方式。其他实施方式可能具有不同数目的光输入(例如2个以上的光输入)以及不同数目的光输出。概括而言，这样的光学器件(例如，星型耦合器)的波长依赖性可通过构建这样的输入光波导而得以降低，该输入光波导具有相对突变的偏移或者位移，所述偏移或位移引起场在光波导中振荡，该振荡将于本文中讨论。振荡周期将随波长而改变。通过根据本文所讨论的某些实施方式来控制设计参数，场的移动可以适合于大幅降低星型耦合器的波长依赖性。

图1描绘了本领域已知的平面光学器件的示例；亦即，星型耦合器100。星型耦合器100为2x4平面光耦合器，其充当用于对光进行重新分布(例如，分割和/或组合)的光学90度平面光学器件。光学90度混合是无源器件。第一和第二输入端口分别接收信号A和B。第一、第二、第三和第四输出端口发射信号，这些信号是A与B之间分别具有0、90、180和270度这四个不同相对相位的干涉。也就是说，来自第一、第二、第三和第四输出端口的输出振幅可分别由(A+B)/2、(A+iB)/2、(A-B)/2和(A-iB)/2来表示，其中i为虚数。常规平面星型耦合器的例子的操作例如在I.Kaminow/T.Li，Optical Fiber Telecommunications IVI Components，Chapter 9 sections 2.4-2.6by Chris Doerr，copyright 2002，Elsevier Science，ISBN：0-12-395172-0这一文件中得到了解释，在此通过引用而并入其全文。

星型耦合器100包括输入波导110_1-2、自由空间区120和输出波导130_1-4。星型耦合器100还可包括可选的未用的虚拟波导140用以协助于使得星型耦合器100的光耦合与制造在输入波导110_1-2和输出波导130_1-4周围更加均匀。当星型耦合器100充当光功分器时，给定强度的电磁(EM)波(即，光信号)通过输入波导110_1-2进入耦合器100，通过自由空间区120分散，并且通过输出波导130_1-4被分离地输出。

在诸如星型耦合器100之类的现有平面光学器件中的90度光学混合是通过下述构造而形成的，该构造在耦合器内EM波通过其而在器件的输入与输出之间传播的不同光路上适当地提供光路长度差异。光路长度差异在到达(并传播通过)器件的相应输出波导的光波之间产生不同的相对相位。这些相位差(Δφ)是基于混合式器件的物理尺寸的精确设计波长值(λ_d)的函数。对于2x4星型耦合器，比如耦合器100，从波导m1至波导m2的Δφ由以下公式表示：