[发明专利]一种宽带宽阵列波导光栅

说明书

本发明提供一种宽带宽阵列波导光栅，包括阵列波导光栅以及第一波导结构；阵列波导光栅包括依次光路连接的输入波导以及输入平板波导；第一波导结构设于输入波导与输入平板波导之间，第一波导结构包括呈相对设置的初始端以及末尾端，初始端光路连接至输入波导上，末尾端光路连接至输入平板波导上，自初始端朝向末尾端，第一波导结构的截面宽度呈逐渐增大设置，形成一弧型结构。

技术领域

本发明涉及光电集成领域，特别涉及一种宽带宽阵列波导光栅。

背景技术

波分复用/解复用是将多个波长的光信号合成一束或将不同波长的光信号从一束复合光中分离出来的通信技术，利用这一技术显著地提高了光纤的传输容量，使得人类进入高速的信息时代成为可能。阵列波导光栅是基于罗兰圆原理的具有波分复用和解复用功能的光学器件，主要包括输入波导、输出波导、两个平板波导(自由传播区)和阵列波导五个部分。

传统的阵列波导光栅结构的输出光谱是高斯型，但在实际的通讯过程中，中心波长往往不是理想设计值，中心波长的偏移会导致器件的性能下降，严重影响了通信质量。因此在器件设计时需要提供一个较大的波长偏移容忍度，使得在一定的波长范围内器件的性能不受影响。这就要求阵列波导光栅的输出光谱要实现平坦化的效果。单纯的使用传统的MMI结构实现平坦化的同时会引入较大的串扰和插损，利用多模波导实现平坦化需要波导中的高阶模式足够多，因此波导的尺寸较大，应用范围有限。采用双罗兰圆或者双相位波导等方式设计相对复杂，增加了器件尺寸。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种宽带宽阵列波导光栅，旨在解决平坦化效果不好的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种宽带宽阵列波导光栅，包括：

阵列波导光栅，包括依次光路连接的输入波导以及输入平板波导；以及，

第一波导结构，设于输入波导与输入平板波导之间，第一波导结构包括呈相对设置的初始端以及末尾端，初始端光路连接至输入波导上，末尾端光路连接至输入平板波导上，自初始端朝向末尾端，第一波导结构的截面宽度呈逐渐增大设置，形成一弧型结构。

可选的，阵列波导光栅还包括依次光路连接的阵列波导以及输出平板波导，阵列波导光路连接至输入平板波导上；

宽带宽阵列波导光栅还包括：

第二波导结构，包括呈相对设置的第一端以及第二端，第二波导结构设置有两个，两个第一端分别光路连接至输入平板波导以及输出平板波导上，两个第二端均光路连接至阵列波导上，自第一端朝向第二端，第二波导结构的截面宽度呈逐渐增大设置，形成一锥型结构。

可选的，第一波导结构以及第二波导的截面宽度均满足以下关系：

W＝Wi+f(z)·(Wo-Wi)

其中，W为截面宽度，Wi为初始端或者第一端的宽度，Wo为末尾端或者第二端的宽度，f(z)为第一波导结构或者第二波导结构的形状函数，z为第一波导结构或者第二波导结构长度归一化后的值。

可选的，第一波导结构的形状函数f(z)满足以下关系：

f(z)＝(e^(k·z)-1)/(e^k-1)

其中，e为数学常数，k值为预设值。

可选的，第二波导结构的形状函数f(z)满足以下关系：

f(z)＝1-(1-z)^2。

可选的，宽带宽阵列波导光栅还包括输出波导，输出波导与输出平板波导光路连接。

可选的，输出波导为多模波导。

可选的，第二波导的材料包括二氧化硅、硅、氮化硅或者铌酸锂中的任意一种。