專利名稱：基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度不敏感陣列波導(dǎo)光柵。特別是涉及一種利用溫度補(bǔ)償桿的熱脹 冷縮帶動(dòng)陣列波導(dǎo)柵芯片的a、 b兩部分產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長(zhǎng)漂移
的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法。
背景技術(shù)：
由于IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)和各種寬帶接入業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)帶來(lái)了對(duì)帶寬的無(wú)限需求， 密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。復(fù)用器和解復(fù)用器是DWDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵器 件，目前已有多種結(jié)構(gòu)的器件能實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用功能，如薄膜干涉濾光片、聲光濾波器、 光纖光柵、陣列波導(dǎo)光柵(AWG)等。最近幾年發(fā)展的陣列波導(dǎo)光柵具有尺寸小、易于集 成、通道間距窄、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了波分復(fù)用型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-P0N)的發(fā)展。 但由于普通AWG是利用硅基二氧化硅技術(shù)制作的，二氧化硅的折射率隨溫度的變化而改 變，波導(dǎo)的尺寸也會(huì)隨溫度的變化而改變，從而導(dǎo)致AWG的各個(gè)通道的波長(zhǎng)隨溫度而變 化，通常情況下，該類器件的中心波長(zhǎng)的溫度變化為0.011nm/。 C，但通信系統(tǒng)要求AWG 的各個(gè)輸出通道光信號(hào)的波長(zhǎng)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)規(guī)定的波長(zhǎng)嚴(yán)格一致。為了解決 AWG器件的溫度敏感性，目前市場(chǎng)上普遍采用加熱器或Pilter冷卻器進(jìn)行溫度控制，采 用溫控電路使得AWG處于恒溫環(huán)境下，這樣中心波長(zhǎng)就不會(huì)漂移。但它會(huì)對(duì)AWG本身的 穩(wěn)定性有不良影響、增加器件及系統(tǒng)的復(fù)雜性及運(yùn)營(yíng)成本。因此解決AWG的溫度敏感性 問(wèn)題，省略溫控電路，消除附加費(fèi)用己經(jīng)勢(shì)在必行；并且，在WDM-PON中使用的復(fù)用/解 復(fù)用器是不使用電功率的，這樣使用電流、帶溫控電路的AWG是不能滿足要求的，從而 只能使用無(wú)熱AWG。另外，可重構(gòu)光分插復(fù)用器(ROADM)和可變光衰減復(fù)用器(VMUX) 在城域網(wǎng)中得到了廣泛使用，在這兩個(gè)器件中使用無(wú)須輔助電路的無(wú)熱AWG就很容易地 解決了熱量及電功率消耗等關(guān)鍵問(wèn)題，從而給系統(tǒng)開發(fā)以更大的設(shè)計(jì)自由度。所有這些 顯示出設(shè)計(jì)無(wú)熱AWG具有異常重要的意義，為此，人們提出了許多無(wú)熱AWG的方案，按 照其特征分，可以歸納為以下幾類
1、 波導(dǎo)移動(dòng)型(包括移動(dòng)輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、輸入平板波導(dǎo)和輸出平板波導(dǎo)) 通過(guò)切開的兩部分之間的相對(duì)位置改變(這個(gè)位置的改變是通過(guò)一個(gè)熱伸縮材料實(shí)
現(xiàn)的)來(lái)補(bǔ)償普通AWG中心波長(zhǎng)隨溫度的變化。
2、 波導(dǎo)嵌入填充物型
在AWG波導(dǎo)中嵌入折射率溫度系數(shù)與二氧化硅折射率溫度系數(shù)不同的材料進(jìn)行補(bǔ) 償。目前使用最多的是POLYMER材料，它具有大的負(fù)熱光系數(shù)，硅片(二氧化硅)的熱 光系數(shù)為正，如果在AWG的局部區(qū)域嵌入POLYMER材料代替二氧化硅材料，那么POLYMER的負(fù)熱光系數(shù)就會(huì)補(bǔ)償或抵消二氧化硅的正熱光系數(shù)，最終使構(gòu)成AWG材料的綜合熱光 系數(shù)為零，從而實(shí)現(xiàn)A沐G通道波長(zhǎng)與溫度無(wú)關(guān)。如在陣列波導(dǎo)上開三角形的槽或者在平 板波導(dǎo)上開月亮形的槽，填充POLYMER材料。
3、 無(wú)熱波導(dǎo)型(包括全聚合物型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和混合型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)) 全聚合物型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是利用聚合物的負(fù)熱光系數(shù)同硅/二氧化硅波導(dǎo)長(zhǎng)度的變化對(duì)
波長(zhǎng)的影響相抵消；對(duì)混合型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)而言，波導(dǎo)上包層制成POLYMER材料，或改變二 氧化硅的摻雜，并通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇波導(dǎo)截面尺寸，或者在波導(dǎo)上加過(guò)渡層的辦法。這種 混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的折射率溫度系數(shù)不能通過(guò)解析的方法求得，只能應(yīng)用數(shù)值方法求得，通 過(guò)精確設(shè)計(jì)能使波導(dǎo)的光程不受外界溫度影響。
4、 壓光效應(yīng)型
利用壓力對(duì)材料光折射率的影響，張應(yīng)力使折射率變小，壓應(yīng)力使折射率變大。通過(guò) 設(shè)計(jì)，使壓力帶來(lái)的折射率的變化抵消或補(bǔ)償硅基二氧化硅材料熱光系數(shù)帶來(lái)的折射率 變化，從而穩(wěn)定了AWG各個(gè)通道的波長(zhǎng)。如應(yīng)力板法。
5、 其它
實(shí)現(xiàn)AWG的無(wú)熱特性，還有其它的一些方案，也僅限于少量文獻(xiàn)報(bào)道，這些方法因?qū)?用性較差，這里不敘述。
基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)如圖1、 2所示，以下專利Patent No. : US 6470119 Bl， Patent No. : US 6798948 B2， Patent No. : US 6865323 B2， Patent No. : US 6961498 B2， Patent No. : US 6563986 B2， Patent No. : US 6735364 B2， Patent No. : US 8626332 B2， Patent No.: US 6954566 B2， Patent No. : US 6975793 B2， Patent No. : US 6668116 B2， Patent No. : US 6668117 B2, Patent No. : US 6490395 Bl， W0 2006/073229 Al， CN1302131A， CN1392961A為基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵方案，其方案特點(diǎn)具體歸納如下1) 相對(duì)移動(dòng)的部分a與部分b的下面都有一基板11，基板11有較大的尺寸，大大增加了器 件的成本及器件大小。2)要么a部分與b部分在切割開后保持切開前的狀態(tài)，沒(méi)有進(jìn)行 耦合調(diào)整，但是保持切開前的狀態(tài)有極大的難度，特別是高度方向上亞微米的變化就能 導(dǎo)致光譜的極大惡化；要么a部分與b部分在切割開后重新進(jìn)行光學(xué)耦合對(duì)準(zhǔn)，但是由 于基板11的存在大大限制了重新耦合的自由度，并且對(duì)基板11與a部分和b部分的接 觸面的光滑平整度、潔凈度有極高的要求。由于對(duì)制作工藝容差的要求較高，導(dǎo)致成品 率較低，器件成本較高，不利于規(guī)?；a(chǎn)。3)為了增加器件的穩(wěn)定性，a部分與基板 11是通過(guò)某種具有彈性結(jié)構(gòu)夾具的夾持來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能夠不使用基板，大大提高了耦合自由度， 提高了成品率，簡(jiǎn)化了工藝步驟的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，是在普通硅基二氧化硅陣列波導(dǎo)光柵芯片上，沿輸入平板波導(dǎo)上的切割線或輸出平 板波導(dǎo)上的切割線將陣列波導(dǎo)光柵芯片分割成第一部分和第二部分；將溫度補(bǔ)償桿橫跨 放置在陣列波導(dǎo)光柵芯片切割線處，并同陣列波導(dǎo)光柵芯片的第一部分和第二部分的表 面固定，通過(guò)溫度補(bǔ)償桿的熱脹冷縮帶動(dòng)第一部分和第二部分產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而補(bǔ)償 由溫度引起的波長(zhǎng)漂移，制作出無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵。
基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，具體包括有如下歩驟
1) 在具有輸入平板波導(dǎo)和輸出平板波導(dǎo)的陣列波導(dǎo)光柵芯片上，將輸入光纖陣列、 輸出光纖陣列同陣列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo)光柵芯片和輸入光纖陣列、輸 出光纖陣列穩(wěn)定可靠地耦合對(duì)準(zhǔn)起來(lái)；
2) 沿切割線將陣列波導(dǎo)光柵芯片切割成第一部分和第二部分；
3) 將第一部分和第二部分進(jìn)行耦合對(duì)準(zhǔn)，在第一部分和第二部分之間的間隙內(nèi)點(diǎn)上 匹配液，接上測(cè)試系統(tǒng)在線測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)；
4) 沿陣列波導(dǎo)光柵芯片的第一部分和第二部分的連接線上設(shè)置溫度補(bǔ)償桿，在第一 部分和第二部分的下面不設(shè)置基板，使溫度補(bǔ)償桿的寬度橫跨切割線，即將溫度補(bǔ)償桿 的第一、第二玻璃擋板的左側(cè)部設(shè)置在第一部分上，將溫度補(bǔ)償桿的第一、第二玻璃擋 板的右側(cè)部設(shè)置在第二部分上，并在第一玻璃擋板的左側(cè)部與第一部分接觸處和第二玻 璃擋板的右側(cè)部與第二部分接觸處點(diǎn)加粘膠，在第一玻璃擋板的右側(cè)部與第二部分接觸 處和第二玻璃擋板的左側(cè)部與第一部分接觸處不加粘膠，然后又在測(cè)試系統(tǒng)上在線測(cè)試 各項(xiàng)性能指標(biāo)； .
5) 待各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試合格后，固化溫度補(bǔ)償桿；
6) 在溫度補(bǔ)償桿兩端各粘接有一個(gè)穩(wěn)定固件，所述穩(wěn)定固件兩端的連接塊分別對(duì)應(yīng) 與第一部分、第二部分或與第二部分、第一部分也牢固地粘接在一起。
第4)步驟和第6)步驟所述粘接用的粘膠為UV膠或熱固化膠。
所述的AWG芯片切割后形成的第一部^、第二部分是裝在六維微調(diào)架上進(jìn)行光學(xué)耦合。
所述的穩(wěn)定固件包括有釆用具有撓性形變的剛性材料構(gòu)成的本體和分別粘接在本 體兩端的由玻璃構(gòu)成的連接塊。
所述的穩(wěn)定固件包括有采用剛性材料制作的本體和位于本體兩端且與本體一體形 成的連接塊。
所述的剛性材料包括有金屬、合金、聚合物。
所述的切割線位于輸入平板波導(dǎo)或輸出平板波導(dǎo)的任意位置，切割線與平板波導(dǎo)軸 線的夾角為任意角度。
本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法具有如下特點(diǎn)
1)沒(méi)有基板。第一部分a和第二部分b是放在六維精密微調(diào)架上進(jìn)行六個(gè)方向完全 自由調(diào)整；降低了器件成本；減小了器件尺寸，整個(gè)器件可同AWG芯片相比擬，封裝后的尺寸可以做到55X35X8mm;最大限度地簡(jiǎn)化了工藝歩驟，使得器件制作簡(jiǎn)單易行；
2) 第一部分a和第二部分b是放在六維精密微調(diào)架上進(jìn)行光學(xué)耦合。放在六維精密 微調(diào)架上耦合時(shí)六個(gè)方向都能調(diào)整，縱向高度差用微調(diào)架是比較容易得到保證的，能最 大限度地降低器件性能惡化。用微調(diào)架重新耦合的器件具有完美的性能指標(biāo)，同原始AWG 芯片相比(以所測(cè)40通道中最壞情況為準(zhǔn)):插損變大0.2dB， ripple變大0. 05dB， PDL 有較小的減小趨勢(shì)，光譜形狀的變化不大，BW@0. 5dB減小20pm，柳(gldB減小10pffl， BW@3dB減小10pm， BW@20dB減小30-40pm，串?dāng)_惡化2dB。用目前普通商用AWG芯片制 作的無(wú)熱AWG模塊具有同目前商用有熱AWG模塊相比擬的性能指標(biāo)，完全能滿足市場(chǎng)的 要求。
3) 帶有穩(wěn)定固件。采用將穩(wěn)定固件10兩端的玻璃塊9. 1、 9.2分別與第一部分a、 第二部分b (第二部分b、第一部分a)牢固地粘接在一起，因?yàn)榉€(wěn)定固件高度方向上非 常穩(wěn)定，從而第一部分a、第二部分b通過(guò)穩(wěn)定固件牢固地連接成一個(gè)整體，這樣就完全 地解決了穩(wěn)定性問(wèn)題。


圖1、圖2是現(xiàn)有技術(shù)的平板波導(dǎo)移動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖3是普通AWG芯片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是切割后AWG芯片的b部分； 圖5是切割后AWG芯片的a部分；
圖6是波長(zhǎng)補(bǔ)償桿與AWG芯片的a、 b兩部分相粘后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是在溫度補(bǔ)償桿兩側(cè)、a部分、b部分兩邊粘上穩(wěn)定固件后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明所用的溫度補(bǔ)償桿結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明所用的穩(wěn)定固件結(jié)構(gòu)示意圖。 ^巾
l一輸入波導(dǎo)；2—輸入平板波導(dǎo)；3—陣列波導(dǎo)；.4—輸出平板波導(dǎo)；5—輸出波導(dǎo)； 6—溫度補(bǔ)償桿；7—金屬部分；7. l—第一玻璃擋板；7. 2—第二玻璃擋板；8—凹槽；
7. 1. 1、 7. 2. 1—右側(cè)部;7. 1. 2、 7. 2. 2—左側(cè)部;9—本伴;9. 1、 9. 2—連接塊;10—穩(wěn)
定固件；L一本體9的長(zhǎng)度方向；W—本體9的厚度方向；H—本體9的高度方向；ll一基 板；a—第一部分；b—第二部分；C一切割線；9 一切割線與平板波導(dǎo)軸線的夾角。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法 做出詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，是在采用平面光波導(dǎo)
技術(shù)制作的普通硅基二氧化硅陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片上，沿輸入平板波導(dǎo)2上的切割線C或輸出平板波導(dǎo)4上的切割線C將AWG芯片分割成第一部分a和第二部分b，第一部 分a包括輸入波導(dǎo)1、輸入平板波導(dǎo)2的一部分，第二部分b包括輸入平板波導(dǎo)2的剩余 部分、陣列波導(dǎo)3、輸出平板波導(dǎo)4及輸出波導(dǎo)5;將溫度補(bǔ)償桿6橫跨放置在AWG芯片 切割線C處，并同AWG芯片的第一部分a和第二部分b的表面固定，通過(guò)溫度補(bǔ)償桿6 的熱脹冷縮帶動(dòng)第一部分a和第二部分b產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長(zhǎng)漂 移，制作出無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵。
上述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，具體包括有如下歩驟-
1) 如圖3所示，在具有輸入平板波導(dǎo)2和輸出平板波導(dǎo)4的陣列波導(dǎo)光柵(AWG) 芯片上，將輸入光纖陣列F、輸出光纖陣列G同陣列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo) 光柵芯片和輸入光纖陣列F、輸出光纖陣列G穩(wěn)定可靠地耦合對(duì)準(zhǔn)起來(lái)；
2) 如圖4、 5所示，沿切割線C將陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片切割成第一部分a和第 二部分b，所述的切割線C位于輸入平板波導(dǎo)2或輸出平板波導(dǎo)4的任意位置，切割線C
與平板波導(dǎo)軸線的夾角e為任意角度；
3) 將AWG芯片切割后形成的第一部分a和第二部分b是裝在六維微調(diào)架上，進(jìn)行光 學(xué)耦合對(duì)準(zhǔn)，在第一部分a和第二部分b之間的間隙內(nèi)點(diǎn)上匹配液，調(diào)ITU-T波長(zhǎng)，接 上測(cè)試系統(tǒng)在線測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括插損、中心波長(zhǎng)、帶寬、偏振相關(guān)波長(zhǎng)、偏振 相關(guān)損耗、串?dāng)_等指標(biāo)；
4) 如圖6所示，沿陣列波導(dǎo)光柵(AWG)芯片的第一部分a和第二部分b的連接線 上設(shè)置如圖8所示的溫度補(bǔ)償桿6，在第一部分a和第二部分b的下面不設(shè)置基板，使溫 度補(bǔ)償桿6的寬度橫跨切割線C，即將溫度補(bǔ)償桿6的第一、第二玻璃擋板7.1、 7.2的 左側(cè)部7. 1.1、 7.2.1 (玻璃擋板下表面開凹槽后形成的部分)設(shè)置在第一部分a上，將 溫度補(bǔ)償桿6的第一、第二玻璃擋板7. 1、 7. 2的右側(cè)部7. 1. 2、 7. 2. 2 (玻璃擋板下表面 開凹槽后形成的部分)設(shè)置在第二部分b上，并在第一玻璃擋板7. 1的左側(cè)部7. 1. 1與 第一部分a接觸處和第二玻璃擋板7. 2的右側(cè)部7. 2. 2與第二部分b接觸處點(diǎn)加粘膠， 所述粘接用的粘膠為UV膠或熱固化膠。在第一玻璃擋板7. 1的右側(cè)部7. 1. 2與第二部分 b接觸處和第二玻璃擋板7. 2的左側(cè)部7. 2: 1與第一部分a接觸處不加粘膠，然后又在測(cè) 試系統(tǒng)上在線測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括插損、中心波長(zhǎng)、帶寬、偏振相關(guān)波長(zhǎng)、偏振相 關(guān)損耗、串?dāng)_等指標(biāo)；
所述的溫度補(bǔ)償桿6，如圖8所示，是采用具有熱脹冷縮性質(zhì)的補(bǔ)償桿7，在補(bǔ)償桿 7的兩端粘接第一、第二玻璃擋板7.'1、 7.2，第一、第二玻璃擋板7.1、 7.2下面均開有 一個(gè)凹槽8，凹槽8將兩端的第一、第二玻璃擋板7. 1、 7. 2分別分成左側(cè)部7. 1. 1、 7. 2. 1 和右側(cè)部7. 1. 2、 7. 2. 2，最后將第一、第二玻璃擋板7. 1、 7. 2的下表面拋平，做成溫度 補(bǔ)償桿6。所述的第一、第二玻璃擋板7. 1、 7.2的下表面中心處開有的凹槽8可以用于 隔離固化膠，防止固化膠進(jìn)入第一部分a與第二部分b的連接線中而粘住兩部分。
5) 待各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試合格后，固化溫度補(bǔ)償桿6;6)如圖7所示，在溫度補(bǔ)償桿6兩端各粘接有一個(gè)穩(wěn)定固件10，所述穩(wěn)定固件IO 兩端的連接塊9. 1、 9.2分別對(duì)應(yīng)與第一部分a、第二部分b (或與第二部分b、第一部分 a)也牢固地粘接在一起。所述粘接用的粘膠為UV膠或熱固化膠或其它粘膠。
如圖9所示，所述的穩(wěn)定固件10包括有采用具有撓性形變的剛性材料構(gòu)成的本體 9和分別粘接在本體9兩端的由玻璃構(gòu)成的連接塊9. 1、 9.2，將玻璃連接塊9. 1、 9.2的 下表面拋平。本體9在尺寸上具有薄(W很小)、長(zhǎng)(L很大)、高(H較大)的特點(diǎn)， 從而具有在厚度方向上可以產(chǎn)生彈性形變，對(duì)溫度補(bǔ)償桿6的熱脹冷縮產(chǎn)生很小的阻力， 但在高度方向上非常穩(wěn)定。例如，W取0.4腿，L取10固，L取3面。
所述的穩(wěn)定固件10還可以是包括有采用剛性材料制作的本體9和位于本體9兩端 且與本體9一體形成的連接塊9. 1、 9.2。
所述的剛性材料包括一切純金屬(如鋁、銅等)、合金(如鋁合金、銅合金、鋼鐵 等)、聚合物(如聚四氟乙烯等)。 .
穩(wěn)定固件10的本體9和兩端的連接塊9.1、 9.2形成U形結(jié)構(gòu)，這種U形結(jié)構(gòu)能防 止固化膠沿著本體9下端進(jìn)入第一部分a與第二部分b的連接線中而粘住兩部分。
本發(fā)明的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法的溫度補(bǔ)償原理如下
AWG的中心波長(zhǎng);ic為^ (1)
附
其中^#為波導(dǎo)的有效折射率，AZ為相鄰陣列波導(dǎo)的長(zhǎng)度差，"7是衍射級(jí)次。對(duì)公 式兩邊求導(dǎo)，得AWG中心波長(zhǎng)的溫度敏感性表示為,=^(1， + ^^) (2)，
其中",^=^1是襯底的線膨脹系數(shù)，因?yàn)橐话闱闆r下，襯底厚度比包層及芯層的厚
度大得多，因此常用襯底的線膨脹系數(shù)。對(duì)于硅基二氧化硅波導(dǎo)而言，& = 1><10一5/ 。C， "e#=1.456， c^6=3.0xl(T6，在4=1550咖處，將相應(yīng)的數(shù)值代入(2)式，得 中心波長(zhǎng)的溫度漂移系數(shù)^為0.015nm/'C，但實(shí)際上由于制作工藝的偏差等原因，芯
片的實(shí)際溫度漂移系數(shù)^為0.011nm/。 C。
根據(jù)AWG的線色散關(guān)系，得到位移和波長(zhǎng)漂移的關(guān)系為
血 Z/xAI c/義ws x d x Ac s
其中 和A分別是平板波導(dǎo)的焦距和折射率，"是相鄰陣列波導(dǎo)在輸出平板波導(dǎo)上的間
距， 是陣列波導(dǎo)的群折射率。因此，如圖4所示，如果在輸入或輸出平板波導(dǎo)上任一位置以任意角度沿C線切開，通過(guò)溫度補(bǔ)償桿使切開兩部分能隨溫度變化而產(chǎn)生相對(duì)移 動(dòng)，這樣就可以補(bǔ)償由于溫度引起的波長(zhǎng)漂移，從而得到無(wú)熱AWG。
溫度變化Ar時(shí)，中心波長(zhǎng)隨溫度的變化A&^&xAr;切開兩部分的相對(duì)移動(dòng)距
離為Ax時(shí)，某一輸出通道的中心波長(zhǎng)隨位移的變化AV:^xAx。如果使A4^AA^成
血
立，則可得到完全的波長(zhǎng)補(bǔ)償。
設(shè)溫度補(bǔ)償桿的線膨脹系數(shù)為a ，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則將上述相關(guān)公式代入A/^:A41,可 得到下列關(guān)系式<formula>formula see original document page 10</formula>
由上式就可計(jì)算出所需的溫度補(bǔ)償桿長(zhǎng)度L。
權(quán)利要求
1. 一種基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特征在于，是在普通硅基二氧化硅陣列波導(dǎo)光柵芯片上，沿輸入平板波導(dǎo)(2)上的切割線(C)或輸出平板波導(dǎo)(4)上的切割線(C)將陣列波導(dǎo)光柵芯片分割成第一部分(a)和第二部分(b)；將溫度補(bǔ)償桿(6)橫跨放置在陣列波導(dǎo)光柵芯片切割線(C)處，并同陣列波導(dǎo)光柵芯片的第一部分(a)和第二部分(b)的表面固定，通過(guò)溫度補(bǔ)償桿(6)的熱脹冷縮帶動(dòng)第一部分(a)和第二部分(b)產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長(zhǎng)漂移，制作出無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特 征在于，具體包括有如下步驟1) 在具有輸入平板波導(dǎo)(2)和輸出平板波導(dǎo)(4)的陣列波導(dǎo)光柵芯片上，將輸入 光纖陣列(F)、輸出光纖陣列(G)同陣列波導(dǎo)光柵芯片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使陣列波導(dǎo)光柵芯 片和輸入光纖陣列(F)、輸出光纖陣列(G)穩(wěn)定可靠地耦合對(duì)準(zhǔn)起來(lái)；2) 沿切割線(C)將陣列波導(dǎo)光柵芯片切割成第一部分(a)和第二部分(b);3) 將第一部分(a)和第二部分(b)進(jìn)行耦合對(duì)準(zhǔn)，在第一部分(a)和第二部分 (b)之間的間隙內(nèi)點(diǎn)上匹配液，接上測(cè)試系統(tǒng)在線測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)；4) 沿陣列波導(dǎo)光柵芯片的第一部分(a)和第二部分(b)的連接線上設(shè)置溫度補(bǔ)償 桿(6)，在第一部分(a)和第二部分(b)的下面不設(shè)置基板，使溫度補(bǔ)償桿(6)的 寬度橫跨切割線(C)，即將溫度補(bǔ)償桿(6)的第一、第二玻璃擋板(7.1、 7.2)的左 側(cè)部(7.1.1、 7.2.1)設(shè)置在第一部分(a)上，將溫度補(bǔ)償桿(6)的第一、第二玻璃 擋板(7.1、 7.2)的右側(cè)部(7.1.2、 7.2.2)設(shè)置在第二部分(b)上，并在第一玻璃擋 板(7.1)的左側(cè)部(7.1.1)與第一部分(a)接觸處和第二玻璃擋板(7.2)的右側(cè)部(7.2.2)與第二部分(b)接觸處點(diǎn)加粘膠，在第一玻璃擋板(7.1)的右側(cè)部(7.1.2) 與第二部分(b)接觸處和第二玻璃擋板(7.2)的左側(cè)部(7.2.1)與第一部分(a)接 觸處不加粘膠，然后又在測(cè)試系統(tǒng)上在線測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)；5) 待各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試合格后，固化溫度補(bǔ)償桿(6);6) 在溫度補(bǔ)償桿(6)兩端各粘接有一個(gè)穩(wěn)定固件(IO)，所述穩(wěn)定固件(IO)兩端的 連接塊(9.1、 9.2)分別對(duì)應(yīng)與第一部分(a)、第二部分(b)或與第二部分(b)、第一部分(a)也牢固地粘接在一起。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特 征在于，第4)步驟和第6)步驟所述粘接用的粘膠為UV膠或熱固化膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特 征在于，所述的AWG芯片切割后形成的第一部分(a)、第二部分(b)是裝在六維微調(diào)架上 進(jìn)行光學(xué)耦合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特征在于，所述的穩(wěn)定固件(10)包括有采用具有撓性形變的剛性材料構(gòu)成的本體(9) 和分別粘接在本體(9)兩端的由玻璃構(gòu)成的連接塊(9.1、 9.2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特 征在于，所述的穩(wěn)定固件(10)包括有采用剛性材料制作的本體(9)和位于本體(9) 兩端且與本體(9) 一體形成的連接塊(9.1、 9.2)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法， 其特征在于，所述的剛性材料包括有金屬、合金、聚合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，其特 征在于，所述的切割線(C)位于輸入平板波導(dǎo)(2)或輸出平板波導(dǎo)(4)的任意位置， 切割線(C)與平板波導(dǎo)軸線的夾角(9 )為任意角度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于平板波導(dǎo)移動(dòng)的無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵的制作方法，是在普通硅基二氧化硅陣列波導(dǎo)光柵芯片上，沿輸入平板波導(dǎo)上的切割線或輸出平板波導(dǎo)上的切割線將陣列波導(dǎo)光柵芯片分割成第一部分和第二部分；將溫度補(bǔ)償桿橫跨放置在陣列波導(dǎo)光柵芯片切割線處，并同陣列波導(dǎo)光柵芯片的第一部分和第二部分的表面固定，通過(guò)溫度補(bǔ)償桿的熱脹冷縮帶動(dòng)第一部分和第二部分產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而補(bǔ)償由溫度引起的波長(zhǎng)漂移，制作出無(wú)熱陣列波導(dǎo)光柵。本發(fā)明沒(méi)有基板。第一部分a和第二部分b是放在六維精密微調(diào)架上進(jìn)行六個(gè)方向完全自由調(diào)整；降低了器件成本；最大限度地簡(jiǎn)化了工藝步驟，使得器件制作簡(jiǎn)單易行；最大限度地降低器件性能惡化；穩(wěn)定性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G02B6/34GK101419313SQ200810152770
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者周天宏, 馬衛(wèi)東 申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司