專利名稱：基于光子晶體的喇叭型光功率分路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于光子晶體的喇叭型光功率分路器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于光子器件領(lǐng)域，涉及一類新型的集成光無源器件，具體地說是 一種基于光子晶體的喇叭型光功率分路器。技術(shù)背景[0002]光功率分路器件(以下簡稱功分器)是光纖通信網(wǎng)絡(luò)干路連接終端用戶不可或 缺的器件單元，在光纖到戶無源光網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用；并隨著光互連在高性能計 算機中的應(yīng)用，功分器也是關(guān)鍵器件之一。然而早期的光纖型分路器功分不均勻、體積 大，在需要大端口數(shù)的場合難以應(yīng)用。此后出現(xiàn)的平面光波光路型功分器采用光刻等工 藝在石英等材料上制作功分器使得器件的體積大為縮小但成本較高。[0003]為降低成本，提高集成度形成批量化生產(chǎn)是目前極具潛力的途徑之一。而光子 晶體基于帶隙導(dǎo)光的機理使其在進一步提高光路的集成度方面具有較大的潛力。[0004]以往多端口輸出的功分器多是以1X2的分路單元通過級聯(lián)的方式形成多端口輸 出的功分器，因而該類器件的尺寸較大一般在厘米量級。為進一步縮小功分器的器件尺 寸，基于自鏡像原理的多模干涉型波導(dǎo)(MMI)結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于功分器的制作當中。 MMI可以用lXnCnd)多分路單元取代1 X 2分路單元，再經(jīng)過級聯(lián)構(gòu)成多端口輸出的功 分器。在輸出端口數(shù)目一定的情況下，隨著η的增加，級聯(lián)的數(shù)目就會隨之減少，整個 器件的尺寸也會大為縮小。然而片內(nèi)反射問題一直是影響MMI型功分器包括基于光子晶 體的MMI型功分器性能的主要因素之一，如何降低片內(nèi)(多模干涉區(qū))反射成為了 MMI 型功分器走向?qū)嵱没钠款i之一。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型提供一種能夠降低反射并保證輸出功率的基于光子晶體的喇叭型光 功率分路器。[0006]本實用新型采用如下技術(shù)方案[0007]—種基于光子晶體的喇叭型光功率分路器，包括光子晶體型多模干涉型波 導(dǎo)，在光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)的兩端分別設(shè)有輸入端和輸出端，光子晶體型多模干 涉型波導(dǎo)包括相互連接的直波導(dǎo)和喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述的輸入端設(shè)在喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 上，所述的輸出端設(shè)在直波導(dǎo)上，喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的開口朝向輸出端。與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本實用新型具有如下優(yōu)點[0008]由于采用光子晶體制作功分器，基于光子帶隙導(dǎo)光機理可以使得器件的結(jié)構(gòu)更 為緊湊，有利于器件大規(guī)模集成從而形成批量生產(chǎn)最終降低器件的成本；另外由于本實 用新型在輸入端引入了喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和輸出楔形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)使得器件本身在輸入和輸出 端面的反射降低從而提高了輸出的功率，并且降低了反射光對輸入信號的干擾，與傳統(tǒng) 的光子晶體型功分器相比峰值反射功率降低了 60%。


[0009]圖1是光子晶體喇叭型功分器分路示意圖。[0010]圖2是傳統(tǒng)光子晶體型功分器。[0011]圖3是光子晶體結(jié)構(gòu)橫截面圖[0012]圖4是光子晶體帶隙圖。[0013]圖5是歸一化反射功率隨仿真時間的變化圖。
具體實施方式
[0014]一種基于光子晶體的喇叭型光功率分路器，包括光子晶體型多模干涉型波導(dǎo) 1，在光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)1的兩端分別設(shè)有輸入端4和輸出端3，光子晶體型多模 干涉型波導(dǎo)1包括相互連接的直波導(dǎo)11和喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)12，所述的輸入端4設(shè)在喇叭 型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)12上，所述的輸出端3設(shè)在直波導(dǎo)11上，喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)12的開口朝向輸 出端3。在本實施例中，輸出端3為楔形，所述的光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)1包括介質(zhì) 基座51，在介質(zhì)基座51上設(shè)有光隔離層52，在光隔離層52上設(shè)有介質(zhì)圓柱53并由介質(zhì) 圓柱形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。[0015]光波從圖1的輸入端4入射，通過喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)12，再進入直波導(dǎo)11，在11 中產(chǎn)生自鏡像效應(yīng)在輸出端產(chǎn)生兩個自鏡像，然后通過輸入端波導(dǎo)3輸出。若在輸出端 產(chǎn)生片內(nèi)反射，則反射波首先進入直波導(dǎo)11，再發(fā)生一次自鏡像效應(yīng)，進而會在輸入端 產(chǎn)生一個自鏡像由輸入端輸出。功分器內(nèi)剩余的反射則主要由入射光場中相位不相匹配 的分量無法在輸出端形成兩個自鏡像從而在功分器內(nèi)部形成類似駐波的反射。通過分別 在功分器的輸入端4和輸出端3引入了喇叭型結(jié)構(gòu)和楔形結(jié)構(gòu)可以有效的降低這兩種反 射。[0016]為了對比傾斜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對片內(nèi)反射的影響，分別仿真了本實用新型提出的結(jié)構(gòu) 如圖1和傳統(tǒng)光子晶體型功分器結(jié)構(gòu)如圖2。圖3給出了光子晶體橫截面圖，對應(yīng)于圖1 和圖2中的光子晶體結(jié)構(gòu)，周期性圓柱結(jié)構(gòu)可以由空氣構(gòu)成也可以由介質(zhì)構(gòu)成。圖4給 出了光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)圖。由該圖可知光子晶體在不同的工作波長下具有較強的偏振相 關(guān)性，然而對于由光子晶體構(gòu)成的MMI型波導(dǎo)基于全內(nèi)反射導(dǎo)光的機理能夠很好的緩解 偏振相關(guān)性問題。圖5給出了圖1和圖2結(jié)構(gòu)歸一化反射功率隨時間的變化曲線。由圖 可知反射主要可以分為兩個區(qū)域RangeI和Range II。對于Range I而言反射主要由輸出 端的反射所導(dǎo)致，由圖可見輸出端的傾斜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠有效的降低輸入端的反射。對于 Range II而言反射主要為相位失配所導(dǎo)致的駐波反射。由圖5可知在輸入端的傾斜波導(dǎo)結(jié) 構(gòu)能夠有效的降低該種反射。在輸入和輸出端引入的傾斜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的峰值反射功率相比 傳統(tǒng)光子晶體型功分器降低了超過60%。
權(quán)利要求1.一種基于光子晶體的喇叭型光功率分路器，其特征在于，包括光子晶體型多模 干涉型波導(dǎo)(1)，在光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)(1)的兩端分別設(shè)有輸入端(4)和輸出 端(3)，光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)(1)包括相互連接的直波導(dǎo)(11)和喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu) (12)，所述的輸入端設(shè)在喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(12)上，所述的輸出端(3)設(shè)在直波導(dǎo) (11)上，喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(12)的開口朝向輸出端(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體的喇叭型光功率分路器，其特征在于，輸出端 ⑶為楔形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體的喇叭型光功率分路器，其特征在于，光子晶 體型多模干涉型波導(dǎo)(1)包括介質(zhì)基座(51)，在介質(zhì)基座(51)上設(shè)有光隔離層(5 ，在 光隔離層(52)上設(shè)有介質(zhì)圓柱(53)并由介質(zhì)圓柱形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種基于光子晶體的喇叭型光功率分路器，包括光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)，在光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)的兩端分別設(shè)有輸入端和輸出端，光子晶體型多模干涉型波導(dǎo)包括相互連接的直波導(dǎo)和喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述的輸入端設(shè)在喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，所述的輸出端設(shè)在直波導(dǎo)上，喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的開口朝向輸出端。由于采用光子晶體制作功分器可以使得器件的結(jié)構(gòu)更為緊湊，有利于器件大規(guī)模集成，形成批量生產(chǎn)最終降低器件的成本；另外由于本實用新型在輸入端引入了喇叭型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和輸出楔形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)使得器件本身在輸入和輸出端面的反射降低從而提高了輸出的功率，并且降低了反射光對輸入信號的干擾，與傳統(tǒng)的光子晶體型功分器相比峰值反射功率降低了60％。
文檔編號G02B6/125GK201812051SQ200920283508
公開日2011年4月27日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者于兵, 孫小菡 申請人:東南大學(xué)