[发明专利]一种温度不敏感阵列波导光栅

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是一种温度不敏感阵列波导光栅。

背景技术

阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)是一种用来合成和分离不同波长的光子器件，它能够从输入端口有选择性地通过特定波长的光到输出端口。当用来通过从几个入口和/或到几个出口的不同波长光波时，AWG起到波长复用和/或解复用器的作用，用来合成和/或分解不同波长的光能量。与传统的光复用/解复用器件相比，AWG有着很多优势，如扩展性好，损耗小，稳定性高等。在成本不断下降的驱动下，很多设备应用商开始考虑使用它来代替传统器件，并已经开始逐步投入商用。尽管如此，AWG也存在着很多问题需要进一步解决。

实际应用中，AWG必须能在一个相当宽的温度范围内有效的工作。外界温度的变化会导致热膨胀和折射率的变化，从而使得阵列波导的光程发生变化。阵列中不同的波导有着不同的长度，不同波导的光程以不同的数量变化，就会引起AWG的中心波长发生漂移，影响其工作，这很大程度地限制了AWG的广泛应用，因此，市场对温度不敏感AWG的需求日益快速增加。目前比较常见的解决办法是引入控温装置和外部电路进行恒定温度控制。但是这样就会引入电源及其他有源设备，一方面增加了成本和系统的复杂性，另一方面，对于纯光学器件组(比如PON等)是无法容忍的。因此，需要从阵列波导光栅器件本身出发研制出温度不敏感的器件。比如，通过移动输出波导的方案、引入负温度系数的包层材料的方案、通过应力改变折射率的方案等。2009年，NTT公司报道了折射率差1.5％、40通道、通道间隔100GHz的硅基二氧化硅AWG，研究人员在阵列波导中插入了一种介质，实现了一阶温度补偿，在-5-65℃范围内，波长漂移达到30pm，插入损耗1.3-1.9dB，串扰-32dB，附加损耗0.2dB。但是，这种结构只实现了一阶温度补偿，结构也不是完全的对称，光波通过介质是以掠角出射，因此会引入大的散射损耗，另外，介质插入到直的阵列波导中也会导致阵列波导光栅器件的尺寸增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度不敏感阵列波导光栅，实现至少二阶温度补偿，通过优化结构设计，实现结构对称，以获得更小的散射损耗和更小的阵列波导光栅器件尺寸。

为了实现上述目的，本发明提出了一种温度不敏感阵列波导光栅，其特征在于，该光栅包括：依次连接的输入波导区1、输入平板波导区2、阵列波导区3、输出平板波导区4和输出波导区5，其中：

所述输入波导区1用于将光波输入到所述输入平板波导区2；

所述输入平板波导区2用于将所述输入波导区1传播过来的光波耦合进入所述阵列波导区3的每一条阵列波导7中；

所述阵列波导区3包括多条阵列波导7，用于在不同阵列波导7中传播的光波之间引入相位差，所述若干条阵列波导7中嵌入至少两种温度补偿介质6以实现至少二阶温度补偿；

所述输出平板波导区4用于对所述阵列波导区3传播过来的不同相位的光波进行干涉叠加；

所述输出波导区5用于输出所述输出平板波导区4传播过来的不同波长的光波。

优选地，每一条阵列波导7包括：依次连接的第一锥形波导8、第一直波导9、第一弯曲波导10、第二直波导11、第二锥形波导12、用于嵌入至少两种温度补偿介质6以实现至少二阶温度补偿的宽波导13、第三锥形波导14、第三直波导15，第二弯曲波导16、第四直波导17及第四锥形波导18，其中：所述第一锥形波导8与所述输入平板波导区2相连，用于减小所述输入平板波导区2和所述阵列波导区3之间光波的耦合损耗；所述第一直波导9、所述第一弯曲波导10和所述第二直波导11均用于传播光波；所述第二锥形波导12用于在所述第二直波导11和所述宽波导13之间形成宽度上的过渡以减小损耗；所述宽波导13用于嵌入至少两种温度补偿介质6；所述第三锥形波导14用于在所述第三直波导15和所述宽波导13之间形成宽度上的过渡以减小损耗；所述第三直波导15、所述第二弯曲波导16和所述第四直波导17用于传播光波；所述第四锥形波导18与所述输出平板波导区4相连，用于减小所述阵列波导区3和所述输出平板波导区4之间光波的耦合损耗。

优选地，所述宽波导13上制作有填充槽20以放置所述温度补偿介质6。

优选地，采用旋涂或者浸渍的方式将所述温度补偿介质6嵌入到所述填充槽20中。

优选地，采用热固化或者光固化的方式将所述温度补偿介质6固定于所述填充槽20中。