專利名稱：偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光通信波分復(fù)用解復(fù)用及固定路由交換領(lǐng)域中的陣列波導(dǎo)光柵，特別涉及陣列波導(dǎo)光柵的偏振模色散與偏振相關(guān)損耗領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了提高長(zhǎng)途干線的通信容量，密集波分復(fù)用系統(tǒng)得到大力的發(fā)展，多波長(zhǎng)光源、寬帶光放大器、密集波分復(fù)用器以及光分叉復(fù)用器等是密集波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。作為高信道數(shù)密集波分復(fù)用器發(fā)展的最終趨勢(shì)的陣列波導(dǎo)光柵，也得到較大發(fā)展。但是，傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵由于偏振模色散、偏振相關(guān)損耗等原因，其應(yīng)用還受到較大的限制。傳統(tǒng)的解決辦法是在陣列光柵對(duì)稱處插入半波片，使得TE模與TM模置換，使得偏振相關(guān)損耗很小。這種辦法的缺點(diǎn)在于插入損耗變得較大，同時(shí)器件休積較大，成本較高。
折疊式陣列波導(dǎo)光柵是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，在基底上設(shè)置有作為自由空間耦合區(qū)的平板波導(dǎo)，其一側(cè)有輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)，另一側(cè)為陣列光柵區(qū)，后者和與之配套的反射鏡之間為空氣楔或膠層，構(gòu)成折疊式陣列波導(dǎo)光柵；它利用了傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵的對(duì)稱性，體積大大減小，成本下降很多，但是由于反射面的存在，半波片及四分之一波片在偏振模色散補(bǔ)償、偏振相關(guān)損耗等問(wèn)題上已經(jīng)無(wú)能為力，這一問(wèn)題還沒(méi)有得到較好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于專門解決折疊式陣列波導(dǎo)光柵的偏振模色散補(bǔ)償、偏振相關(guān)損耗的問(wèn)題，使得折疊式陣列波導(dǎo)光柵具有非常優(yōu)異的性能參數(shù)外，成本也大大降低。
本實(shí)用新型的一種偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，在基底上設(shè)置有作為自由空間耦合區(qū)的平板波導(dǎo)，其一側(cè)有輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)，另一側(cè)為陣列光柵區(qū)，后者和與之配套的反射鏡之間為空氣楔或膠層，構(gòu)成折疊式陣列波導(dǎo)光柵，其特征在于所述反射鏡前置有磁致旋光物質(zhì)薄膜，其位置處于均勻磁場(chǎng)中。
所述的偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，其進(jìn)一步特征在于所述均勻磁場(chǎng)由圍繞反射鏡和磁致旋光物質(zhì)薄膜的磁環(huán)形成。
所述的偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，基片的一面可以外延生長(zhǎng)磁致旋光物質(zhì)薄膜，其表面可鍍?cè)鐾改?；另一面可以鍍金屬反射膜?gòu)成反射鏡。
所述的偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，基片的一面可以外延生長(zhǎng)磁致旋光物質(zhì)薄膜，其表面可鍍?cè)鐾改ぃ涣硪幻婵梢藻冊(cè)鐾改?，該面與構(gòu)成反射鏡的金屬反射面粘接。
原來(lái)沒(méi)有旋光性的透明介質(zhì)，如水、鉛玻璃等，放在強(qiáng)磁場(chǎng)中，可產(chǎn)生旋光性，這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。具體的現(xiàn)象是，把磁光介質(zhì)放到磁場(chǎng)中，使光線平行于磁場(chǎng)方向通過(guò)介質(zhì)時(shí)，入射的平面偏振光的振動(dòng)方向就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移角度的大小與磁光介質(zhì)的性質(zhì)、光程和磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素有關(guān)。其規(guī)律為
ψ＝VLHcosα式中，ψ為振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度，L為光程，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，α為光線與磁場(chǎng)的夾角，V為比例常數(shù)，稱費(fèi)爾德常數(shù)，它與磁光介質(zhì)和入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，是一個(gè)表征介質(zhì)磁光特性強(qiáng)弱的參量。若α＝0度，則ψ＝VLH，即順著磁力線方向傳播，迎著光看，振動(dòng)面將向右偏轉(zhuǎn)ψ，若α＝180度，則ψ＝-VLH，即逆著磁力線方向傳播，迎著光看，振動(dòng)面將向左偏轉(zhuǎn)-ψ。
本實(shí)用新型反射鏡前置有磁致旋光物質(zhì)薄膜，其位置處于均勻磁場(chǎng)中，構(gòu)成了旋光轉(zhuǎn)角為45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器。由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.本實(shí)用新型通過(guò)在折疊式陣列波導(dǎo)光柵配套的反射鏡前安置了旋光轉(zhuǎn)角為45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器，使得光柵區(qū)波導(dǎo)輸出光透過(guò)旋光物質(zhì)薄膜后經(jīng)反射面反射后重新回到光柵區(qū)波導(dǎo)內(nèi)時(shí)，光柵區(qū)波導(dǎo)內(nèi)原有的TM(橫磁模)變?yōu)門E(橫電模)，解決了傳統(tǒng)AWG的偏振相關(guān)損耗和偏振模式色散的難題。
2.本實(shí)用新型中由于采用的旋光轉(zhuǎn)角為45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器對(duì)溫度和波長(zhǎng)敏感性不大，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的磁環(huán)也可保證磁致旋光物質(zhì)處于均勻的磁場(chǎng)中，使得偏振模式能較好的轉(zhuǎn)換。
3.本實(shí)用新型方案適合于折疊式陣列波導(dǎo)光柵，在解決上述難題外，使得器件體積大大減小，成本降低。


圖1(a)為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方案，
圖1(b)為本實(shí)用新型另一種實(shí)施方案；圖2為圖1(a)和圖1(b)的左視圖，圖3為光波的偏振態(tài)演變示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1(a)、圖1(b)和圖2，基底6上具有作為自由空間耦合區(qū)的平板波導(dǎo)7，其一側(cè)有輸入波導(dǎo)8和輸出波導(dǎo)9，另一側(cè)為陣列光柵區(qū)5，后者和與之配套的反射鏡1之間為空氣楔或膠層4，構(gòu)成折疊式陣列波導(dǎo)光柵，反射鏡1前置有磁致旋光物質(zhì)薄膜3，它們均處于磁環(huán)2內(nèi)。在圖1(a)中，基片A一面為磁致旋光物質(zhì)薄膜3，其表面可鍍?cè)鐾改?；基片A另一面鍍金屬反射膜構(gòu)成反射鏡1。在圖1(b)中，基片A一面為磁致旋光物質(zhì)薄膜3，另一面可鍍?cè)鐾改?，通過(guò)空氣楔或膠層4，與構(gòu)成反射鏡1的金屬反射面粘接。
當(dāng)多波長(zhǎng)光波從8中輸入后，經(jīng)7衍射耦合進(jìn)5，5中各波導(dǎo)間不存在光的相互耦合，5中相鄰波導(dǎo)間存在固定的相位差，光波經(jīng)5傳播進(jìn)4。圖3中，(1)為4中光波的某一偏振態(tài)，假設(shè)光沿著磁力線方向前進(jìn)，迎著光看，振動(dòng)面將向右偏轉(zhuǎn)，該偏振態(tài)經(jīng)過(guò)3后偏振方向變?yōu)?2)所示方向(偏轉(zhuǎn)45度)，然后經(jīng)1反射后，偏振方向變?yōu)?3)所示方向(偏轉(zhuǎn)180度)，并且逆著磁力線方向傳播，透過(guò)3后，迎著光看，振動(dòng)面將向左偏轉(zhuǎn)，該偏振態(tài)變(4)所示方向(偏轉(zhuǎn)45度)。該方案中磁致旋光物質(zhì)薄膜3處于均勻的磁場(chǎng)中。當(dāng)1與3做成一體時(shí)，先調(diào)節(jié)1來(lái)選擇陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)，再調(diào)節(jié)磁環(huán)獲得較精確的45度旋光轉(zhuǎn)角；當(dāng)1與3分開(kāi)時(shí)，陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)與45度旋光轉(zhuǎn)角可分別通過(guò)調(diào)節(jié)1和2實(shí)現(xiàn)。
前述輸入、輸出波導(dǎo)可為硅基波導(dǎo)，磁致旋光物質(zhì)薄膜可為(YbTbBi)3Fe5O12石榴石單晶薄膜，石榴石薄膜所處基片的另一面為鍍金反射膜，處于均勻的磁場(chǎng)中。封裝過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)石榴石薄膜3與芯片陣列光柵端面的夾角來(lái)調(diào)節(jié)折疊式陣列波導(dǎo)光柵的中心波長(zhǎng)，調(diào)節(jié)磁環(huán)2來(lái)調(diào)整旋光轉(zhuǎn)角以獲得較好的模式轉(zhuǎn)換。這樣，實(shí)現(xiàn)了陣列光柵區(qū)波導(dǎo)內(nèi)的偏振模式的轉(zhuǎn)換，從而大大減少了傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵的偏振模色散和偏振相關(guān)損耗。該結(jié)構(gòu)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵既可以適用于密集波分復(fù)用器(DWDM)，也可以適用于梳波分復(fù)用器(CWDM)。
權(quán)利要求1.一種偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，在基底上設(shè)置有作為自由空間耦合區(qū)的平板波導(dǎo)，其一側(cè)有輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)，另一側(cè)為陣列光柵區(qū)，后者和與之配套的反射鏡之間為空氣楔或膠層，構(gòu)成折疊式陣列波導(dǎo)光柵，其特征在于所述反射鏡前置有磁致旋光物質(zhì)薄膜，其位置處于均勻磁場(chǎng)中。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，其特征在于所述均勻磁場(chǎng)由圍繞反射鏡和磁致旋光物質(zhì)薄膜的磁環(huán)形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，其特征在于基片的一面外延生長(zhǎng)磁致旋光物質(zhì)薄膜，其表面可鍍?cè)鐾改ぃ涣硪幻驽兘饘俜瓷淠?gòu)成反射鏡。
4.如權(quán)利要求1或2所述的偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，其特征在于基片的一面外延生長(zhǎng)磁致旋光物質(zhì)薄膜，其表面可鍍?cè)鐾改?；另一面鍍?cè)鐾改?，該面與構(gòu)成反射鏡的金屬反射面粘接。
專利摘要偏振無(wú)關(guān)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵，屬于光通信波分復(fù)用解復(fù)用及固定路由交換領(lǐng)域。本實(shí)用新型通過(guò)在折疊式陣列波導(dǎo)光柵的反射鏡前安置了旋光轉(zhuǎn)角為45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器，其由均勻磁場(chǎng)和處于其中的磁致旋光物質(zhì)薄膜構(gòu)成，對(duì)溫度和波長(zhǎng)敏感性不大，使得光柵區(qū)波導(dǎo)輸出光透過(guò)旋光物質(zhì)薄膜后經(jīng)反射面反射后重新回到光柵區(qū)波導(dǎo)內(nèi)時(shí)，波導(dǎo)內(nèi)原有的TE(橫電模)變?yōu)門M(橫磁模)，原有的TM(橫磁模)變?yōu)門E(橫電模)，解決了傳統(tǒng)AWG的偏振相關(guān)損耗和偏振模式色散的難題，同時(shí)使得器件體積大大減小，成本降低。該結(jié)構(gòu)的折疊式陣列波導(dǎo)光柵既可以適用于密集波分復(fù)用器(DWDM)，也可以適用于梳波分復(fù)用器(CWDM)。
文檔編號(hào)G02F1/01GK2606902SQ03241110
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者朱大慶, 張立國(guó), 許振鄂 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)