[发明专利]光波导干涉仪和用于制造光波导干涉仪的方法

说明书

本发明涉及光波导干涉仪和用于制造光波导干涉仪的方法。光波导干涉仪包括第一光学部、第二光学部以及一组光波导，所述一组光波导被构造为连接第一光学部和第二光学部，以使得在第一光学部和第二光学部之间传播的光通过该组中的每个光波导，其中，该组光波导包括具有第一长度和第一宽度的第一光波导以及具有第二长度和第二宽度的第二光波导，其中，第二长度大于第一长度，第二宽度大于第一宽度。

技术领域

本发明涉及一种光波导干涉仪和该光波导干涉仪的制造方法，更具体地涉及一种相移补偿光波导干涉仪及其制造方法。

背景技术

在光学以太网标准(例如100Gb/s、400Gb/s)中，使用紧密对准的多个波长。在基于平面光波电路(PLC)的波长组合器中使用4-8个电吸收调制器集成激光器(EML)进行波长复用。然而，基于PLC的波长组合器的封装处理是非常昂贵的，因为包括EML和PLC芯片之间的许多有源对准(active alignment)处理的耗时处理是必要的。为了降低基于PLC的波长组合器的制造成本，在基于InP的PIC上组合多个波长以及减少PIC和PLC之间的耦合数量将是有效的方法。

组合、分光或以其他方式操控光信号的方式之一是使用没有波长依赖性的功率耦合器。这样的设备的例子是多模干涉(MMI)设备。然而，这样的MMI设备具有损耗。例如，当两个、四个和八个信号被耦合时，固有插入损耗分别变为3dB、6dB和9dB。

光信号操控的替代方法使用波长选择性组合器，比如不对称光学干涉仪，例如不对称Mach-Zhender(马赫-曾德尔)干涉仪或阵列波导光栅(AWG)。在这些设备中，没有固有损耗，并且即使由于波导损耗以及小的耦合/分光损耗而导致存在一些损耗，损耗量也比功率耦合器的固有损耗小得多。

然而，波长选择性操控器对于由制造过程的波动引入的波长变化是敏感的。波导宽度变化导致有效折射率变化或当光波进入到第二MMI时的相位变化。由于制造光子集成电路的规范、规模和精度，难以精确地控制波导的宽度。然而，由于波导的尺寸，即使微小的宽度变化相对而言也可能是显著的。例如，波导的1.4微米的宽度变化可能是波导5％的宽度变化，这导致波长大大地偏离设计。

若干方法通过对制作的波导进行人工调谐来解决该问题。例如，K.Watanabe等人在Electronic Letters(电子快讯)2011年第47卷第1245页上的“Trimming of InP-basedMach-Zehnder interferometer filling side cladding of high-mesa waveguide withresin”(用树脂填充高台波导的侧覆层的基于InP的Mach-Zehnder干涉仪的微调)中所描述的方法通过使用围绕波导具有不同折射率的材料改变波导之一中的有效折射率，使用微调来调谐Mach-Zehnder(马赫-曾德尔)干涉仪的波长。该方法需要测量每个干涉仪的波长特性并一个接一个地对每个设备进行微调，增加了封装成本和时间。因此，需要降低干涉仪的波长特性对制作过程的精度的依赖性。

发明内容

一些实施例基于如下认识，即，不对称干涉仪包括不同长度的光波导，并且由于波导的长度不同，针对不同波导的宽度控制中的相同误差对波长的相位具有不同影响。具体地说，相同的宽度误差在不同长度的波导之间引起相移差。

一些实施例基于如下认识，即，相移差不仅是波导长度的函数，而且还是波导宽度的函数。例如，光波导的有效折射率对其宽度的变化是敏感的。而且，该敏感性是宽度的函数。具体地说，波导越宽，有效折射率对波导宽度变化的敏感性逐渐下降。为此，一些实施例选择不同长度和宽度的波导的组合，以使得波导的宽度的一致修改避免或至少最小化相移差的产生。