[发明专利]一种光分路器

说明书

技术领域

本发明涉及光器件、集成光学领域，尤其涉及一种基于玻璃基离子交换技术的光分路器。

背景技术

常见的玻璃基离子交换型光功分器是Y分支级联型光分路器，它通常以Y分支级联的方式构成，这种分路器在分支较少时具有器件尺寸小，功率分配均匀等特点，但是当分支数呈几何级数增长时，器件尺寸将大大增加，同时器件设计的复杂度也将进一步提高。因此对于多分支光分路器，Y分支级联的方法具有其局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光分路器，不同于传统的玻璃基离子交换型Y分支级联型光分路器，本发明采用了一个独特的分支结构，分支结构和罗兰圆结构的自由传输区实现了可扩展的平面光波导集成型光分路器，结构紧凑，具有较大的工艺容差。

本发明的技术方案包括一种光分路器，包括具有多个分支的分支结构和具有自由传输区的罗兰圆结构，该分支结构包括展开区，其折射率分布是渐变的使得在光传输的正交方向上满足正弦函数分布，

其中，所述罗兰圆结构包括：

输出端，连接含有罗兰圆结构的自由传输区的圆弧较小的第一侧；以及

输入端，连接输入波导，

其中，自由传输区的圆弧较大的第二侧连接输出波导阵列。

所述分支结构包括奇数个分支，各个分支为带有锥度的波导，并且，各个分支波导弯曲半径按照一定比例设计。

该分支结构中心的分支波导为末端带有锥度的直波导，且该直波导部分宽度为其他分支弯曲波导宽度的两倍。

其他各个分支波导弯曲半径的比例由内至外近似为1∶3^-1∶5^-1∶...∶(2n+1)^-1，其中n为自然数。

所述的输出波导阵列可以含有2M根波导，其中M为自然数。

所述的输出波导阵列为带有锥度的波导阵列。

所述圆弧较小的第一侧的圆弧直径与所述圆弧较大的第二侧的圆弧半径相等，并且所述圆弧较小的第一侧所在的圆与圆弧较大的第二侧的圆弧中点相切。

本发明的技术方案还包括一种制造所述的光分路器的方法，包括：在带有铝膜玻璃基片旋涂一层光刻胶；用预先设计好基于罗兰圆结构的光分路器图形光刻板对基片进行常规光刻工艺；光刻完成后对铝膜进行腐蚀工艺；腐蚀完成后剥离光刻胶得到带有图形铝膜的玻璃基片；对完成光刻的玻璃基片浸入硝酸银和硝酸钠混合熔盐进行银钠离子交换，从而得到含有罗兰圆结构的离子交换波导型光分路器基片。

本发明的积极进步效果在于：结构紧凑，工艺简单，可扩展性好，输出光功率均匀。

附图说明

图1是按照本发明一实施例的光分路器的示意图。

图2是图1的光分路器的分支结构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作详细说明。

如图1和2所示，光分路器采用玻璃基的离子交换工艺制作；分支结构2的各个分支为带有锥度的波导，各个分支波导弯曲半径按照一定比例设计，分支结构2的展开区9的折射率分布是渐变的；分支结构2的输出端5连接含有罗兰圆结构的自由传输区3的圆弧较小的第一侧6；光场经分支结构2达到展开区9并进入自由传输区3前形成近似的正弦函数分布；分支结构的输入端7和自由传输区3的圆弧较大的第二侧8分别连接输入波导1和输出波导阵列4。所述的分支结构2可以采用1分3、1分5以至1分(2N+1)的结构，其中N为自然数。

所述的分支结构2正中间的分支波导10为末端带有锥度的直波导，直波导部分宽度为其他分支弯曲波导宽度的两倍，同时其他各个分支波导弯曲半径的比例由内至外近似为1∶3^-1∶5^-1∶...∶(2n+1)^-1，其中n为自然数。

所述的分支结构2的各个分支带有锥度的波导，正中间分支波导的锥度延展到圆弧较小的第一侧6的宽度为其他分支锥度宽度的两倍。

所述的输出波导阵列4可以含有2，4...2M根波导，其中M为自然数。

所述的分支结构2的展开区9的渐变的折射率分布在光传输的正交方向上满足近似的正弦函数分布，以实现光场经分支结构2达到展开区9并进入自由传输区3前形成近似的正弦函数分布；。

所述自由传输区3的圆弧较小的第一侧6的圆弧直径与圆弧较大的第二侧8的圆弧半径相等，并且圆弧较小的第一侧6所在的圆与圆弧较大的第二侧8的圆弧中点相切。

所述的输出波导阵列4为带有锥度的波导阵列。