[实用新型]同时实现多通道光信号传输与监控功能的集成PLC芯片

说明书

本实用新型提出了一种同时实现多通道光信号传输与监控功能的集成PLC芯片，用以解决现有技术中光纤到户无源光网络传输技术无法简单、快速和集成化实现多通道光信号传输与通道监控并用的问题。本实用新型由上包层、波导芯层和晶圆基底构成。其中，波导芯层位于晶圆基底上部，上包层位于晶圆基底的上部并覆盖波导芯层；波导芯层包括波导光栅和平面波导光分路器，平面波导光分路器的输出端与波导光栅连接，波导光栅的周期是均匀的。本实用新型将波导光栅和光分路器设置在同一PLC芯片上，波导光栅具有滤波作用，实现了同时进行多通道光信号传输和通道监控的目的，且降低了通道监控的复杂程度，提高了稳定性和可靠性，具备广泛应用价值。

技术领域

本实用新型涉及光纤到户无源光网络技术领域，尤其涉及一种同时实现多通道光信号传输与监控功能的集成PLC芯片。

背景技术

当前三网大融合的大背景下，提速、降费已经成为宽带网络建设的重要战略工程。光纤到户(FTTH)无源光网络(PON)技术凭借其超高带宽、灵活组网等优势得到了迅速发展，也因此成为了当前宽带网络建设的主流技术方案。

为了实现超高带宽与多通道的网络信息传输，无源光分路器得到了广泛的应用与发展，光分路器作为连接光网络终端和光网络单元的核心器件，是实现光信号分路、光信号功率分配和耦合控制的主要光学器件之一。Y型分支波导结构是集成光学中重要且最为常用的光分路波导器件，其由于结构简单、分光均匀、额外损耗对器件本身影响较小等优点，还被广泛应用于光调制器、光开关、马赫-曾德尔干涉仪等集成光学器件中。

光分路器的出现实现了多通道的网络信息传输，但是复杂的网络终端的状态监控一直没有得到很大的发展。目前网络监控，主要是利用多通道输出信号连接外部较为复杂的监控机制进行芯片中网络传输信号的监控，结构较为复杂，而针对光纤到户网络结构中的网络链路状态监控技术的专项研究还非常少，无法达到同时进行多通道光信号传输和通道监控的效果。

实用新型内容

针对上述的技术问题，本实用新型提出一种同时实现多通道光信号传输与监控功能的集成PLC芯片，将平面波导分光路器与波导光栅集成设计在同一个光芯片上，用以解决现有技术中光纤到户网络传输技术无法简单、快速和集成化的实现多通道光信号传输与通道监控并用的问题，降低网络链路监控的复杂程度，大幅降低整个光网络结构传输与监控并行的实现难度。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种同时实现多通道光信号传输与监控功能的集成PLC芯片，由上包层、波导芯层和晶圆基底构成。其中，波导芯层位于晶圆基底上部，上包层位于晶圆基底的上部并覆盖波导芯层；波导芯层包括波导光栅和平面波导光分路器，平面波导光分路器的输出端与波导光栅连接，波导光栅的周期是均匀的。

进一步的，晶圆基底是硅基或石英基，波导芯层是掺锗的二氧化硅，上包层是掺杂硼和磷的二氧化硅，波导芯层的折射率大于晶圆基底和上包层的折射率，波导芯层中波导光栅区域的折射率周期性变化。

进一步的，波导光栅是采用半导体深刻蚀工艺的波导光栅。

进一步的，波导光栅是布拉格波导光栅。

进一步的，波导芯层还包括毛细管，毛细管与平面波导光分路器的输入端连接。

进一步的，平面波导光分路器包括呈树状分支排列且依次连接的n个层级的Y分支波导。

进一步的，n个层级的Y分支波导中的第一层级Y分支波导的输入端与毛细管连接，第一层级Y分支波导的输出端与第二层级Y分支波导的输入端连接；第n层级Y分支波导的输入端与第n-1层级Y分支波导的输入端连接，第n层级Y分支波导的输出端与波导光栅连接。

进一步的，n个层级的Y分支波导中的每个Y分支波导的结构均相同。

进一步的，n个层级的Y分支波导中的每个Y分支波导均包括输入波导和输出波导，输入波导和输出波导前后依次相连接。