[发明专利]PLC光分路器2×N型芯片中的2×2非对称x结耦合结构

说明书

技术领域

本发明属于集成光学领域，尤其涉及一种玻璃基集成光学中光波导的2×2非对称x结耦合结构及其应用。

背景技术

光耦合器是光通信网络中用得比较多的一种器件，是一种重要的无源器件。目前普遍采用的是光纤熔融拉锥法制备。将两根单模光纤除去外包层和涂覆层，将裸露出来的芯层靠拢，在高温下加热熔融，并向两侧拉伸。这样两根芯层便彼此靠近在一起达10μm左右，光能量可以互相耦合。制作过程中实时测试，实时监测分光比，根据反馈结果控制熔融拉锥过程。

但是，光纤熔融拉锥制得的耦合器件比较长，若用在2×4，2×8，2×16，2×32，2×64，2×128，2×256器件中，则器件总长度会很大。并且这种耦合器的分光比与光波长有关，带宽平坦度不好。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种长度小，带宽平坦度好，易于集成的PLC光分路器芯片中的集成光学波导结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种PLC光分路器2×N型芯片中的2×2非对称x结耦合结构，其特征在于，该结构包括直波导，以及直波导两端分别连接的第一输入弯曲波导、第二输入弯曲波导、第一输出弯曲波导和第二输出弯曲波导，构成2×2的X结型耦合结构，所述的第二输入弯曲波导的宽度大于第一输入弯曲波导的宽度，所述的第一输入弯曲波导和第二输入弯曲波导的曲率半径相等或不等。

所述的第一输入弯曲波导的宽度为1.5～10μm，曲率半径为200000～2000000μm，起点处与水平方向的夹角为0.5～10度，末端与直波导相接，在相接点处与水平方向的夹角为0度。

所述的第二输入弯曲波导的宽度为2～20μm，曲率半径为200000～2000000μm，起点处与水平方向的夹角为0.5～10度，末端与直波导相接，在相接点处与水平方向的夹角为0度。

所述的直波导的宽度为第二输入弯曲波导的宽度与第一输入弯曲波导的宽度之和，长度为0～1000μm，直波导与水平方向的夹角为0度，直波导前端连接第一输入弯曲波导和第二输入弯曲波导，后端连接第一输出弯曲波导和第二输出弯曲波导。

所述的直波导的宽度为3.5～30μm。

所述的第一输出弯曲波导的宽度为1.5～15μm，曲率半径为15000～100000μm，起点处与水平方向的夹角为0.1～1度，末端与水平方向的夹角为0.7～20度。

所述的第二输出弯曲波导的宽度为1.5～15μm，曲率半径为15000～100000μm，起点处与水平方向的夹角为0.1～1度，末端与水平方向的夹角为0.7～20度。

所述的第二输出弯曲波导的宽度等于第一输出弯曲波导的宽度，且第一输出弯曲波导的宽度与第二输出弯曲波导的宽度之和等于直波导的宽度，所述的第二输出弯曲波导的曲率半径等于第一输出弯曲波导的曲率半径，所述的第二输出弯曲波导起点处与水平方向的夹角等于第一输出弯曲波导起点处与水平方向的夹角，所述的第二输出弯曲波导末端与水平方向的夹角等于第一输出弯曲波导末端与水平方向的夹角。

与现有技术相比，本发明2×2非对称x结耦合结构，主要用于光能量的均分和合波，是用在PLC光分路器2×N型芯片中的集成光学波导结构，这种结构包含两个输入端和两个输出端。光从两个输入端的任意一个输入，都可以达到平均分成两束光的功能。两个输出端把一分为二的光能量传播给后续的光路，以完成其它目的或功能。将该非对称x结耦合结构作为第一级，后续依次连接Y分叉结构，可以得到2×4，2×8，2×16，2×32，2×64，2×128，2×256功能性器件。与普通的1×N器件相比(N＝4，8，16，32，64，128，256)，输入端多了一路备用通道，在光纤网络有一路故障时，可以切换到备用通道继续使用，提高了光网络的可靠性。本发明结构跟光纤熔融拉锥型光耦合器相比，具有长度小，带宽平坦度好，易于集成的优点。

本发明推出的PLC集成光学芯片型的2×2耦合器，它的优点有：(1)损耗对传输光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要；(2)分光均匀，可以将信号均匀分配给用户；(3)结构紧凑，体积小，配合1×2的Y分叉波导，可以设计成2×4，2×8，2×16，2×32，2×64，2×128，2×256等器件，单芯片的通道数多；(5)多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。

附图说明

图1为本发明的PLC光分路器2×N型芯片中的2×2非对称x结耦合结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。