專利名稱：一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃基集成光學(xué)中光波導(dǎo)的Y分支結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)市場上，ADSL仍然是寬帶接入網(wǎng)的主流，然而，在寬帶接入層面，下一代的網(wǎng)絡(luò)必然是光纖到戶。這是因為融合性業(yè)務(wù)對帶寬提出了更高的要求。光纖通信具有頻帶寬、容量大、單位帶寬成本低、可承載高質(zhì)量視頻、綠色環(huán)保等特點，它的使用可以在接入環(huán)節(jié)更好地適應(yīng)融合性業(yè)務(wù)發(fā)展需要。國內(nèi)光纖到戶的進度已逐漸加快，而光分路器是用于無源光網(wǎng)絡(luò)的一個基本器件，屆時光分路器的需求量將會比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種損耗低、效率高的集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括長直波導(dǎo)，線性展寬波導(dǎo)，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)、第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，所述的線性展寬波導(dǎo)一端連接長直波導(dǎo)，另一端分別連接第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，構(gòu)成1X2的Y型分支結(jié)構(gòu)，所述的長直波導(dǎo)的寬度與線性展寬波導(dǎo)起始節(jié)點寬度的寬度相等，所述的線性展寬波導(dǎo)以長直波導(dǎo)的中心線為中心向兩側(cè)延伸，并在其末端分為兩邊，分別連接第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)以長直波導(dǎo)的中心線為中心向兩側(cè)完全，其中第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑為15000 100000 μ m，所述的第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑為 15000 100000 μ m。所述的長直波導(dǎo)的寬度為I. 5 18 μ m，長度為100 2000 μ m。所述的線性展寬波導(dǎo)的長度為50 800 μ m,末端的寬度為3 40 μ m。所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 18 μ m，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的起始點切線方向與水平方向的夾角為O. 1-1度，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端處切線方向與水平方向的夾角為O. 7-10度。所述的第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 18 μ m，第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的起始點切線方向與水平方向的夾角為O. 1-1度，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端處切線方向與水平方向的夾角為O. 7-10度。所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑和寬度相等或不
坐寸ο所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端各連一個所述Y型分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)成1X4的分支結(jié)構(gòu)，并在其末端繼續(xù)連接所述Y型分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)成1X8的分支結(jié)構(gòu)、IX 16的分支結(jié)構(gòu)、1X32的分支結(jié)構(gòu)、1X64的分支結(jié)構(gòu)、IX 128的分支結(jié)構(gòu)或1X256的分支結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明Y分支結(jié)構(gòu)主要用于光能量的均分和合波。這種結(jié)構(gòu)包含一個輸入端和兩個輸出端。輸入端用于接收前端其它光路傳播過來的光能量。兩個輸出端把一分為二的光能量傳播給后續(xù)的光路，以完成其它目的或功能。將該Y分支結(jié)構(gòu)依次連接，可以得到I X 4，I X 8，I X 16，I X 32，I X 64，I X 128，I X 256功能性器件。與普通分支結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的Y分支結(jié)構(gòu)，在保證光波傳輸損耗低的同時，光路的幾何形狀參數(shù)更加靈活多變，根據(jù)合理安排可以有效地縮短I X 4，I X 8，I X 16，I X 32，I X 64，I X 128，I X 256 功能性器件的長度。


圖I為現(xiàn)有Y型分支結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例I如圖2所示，一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由長直波導(dǎo)201，線性展寬波導(dǎo)202，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211組成。長直波導(dǎo)201作為輸入端，節(jié)點P215是長直波導(dǎo)201的末端，長直波導(dǎo)201的長度是L211，寬度是W204。線性展寬波導(dǎo)202的起始節(jié)點是P215，終止節(jié)點是P216，長度是L205，末端的寬度是W212。第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的起始節(jié)點分別是P217和P218，節(jié)點 P217和節(jié)點P218都位于線性展寬波導(dǎo)202末尾一端的邊界上，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203的曲率半徑分別為R219和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑為R208，第一圓弧形彎曲波導(dǎo) 203的寬度是W213，第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的寬度是W214。角度A209是第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203在節(jié)點P217處的切線方向與水平方向的夾角。角度A210是第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203在末尾處的切線方向與水平方向的夾角。角度A220是第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211在節(jié)點P218處的切線方向與水平方向的夾角。角度A221是第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211在末尾處的切線方向與水平方向的夾角。其中長直波導(dǎo)201的寬度W204為1211111，長度1^211為800 μ m;線性展寬波導(dǎo) 202的長度L205為200 μ m,末端的寬度W212為24 μ m ;第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203的曲率半徑R219為20000 μ m,寬度W213為12 μ m，起始點角度A209為O. 3度，末端角度A210為I. 5 度。第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑1 208為2000(^111，寬度1214為1211111，起始點角度A220為O. 3度，末端角度A221為I. 5度。第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑和寬度可以不相等。第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的末端偏離Y分支中心線的距離為W207，且滿足(W207) = (R208) · [cos (A220)-cos (A221) ] (I)第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的末端在水平方向上偏離節(jié)點P215的距離為L206，且滿足(L206) = (L205) + (R208) · [sin (A221)-sin (A220) ] (2)
如圖I所示，是一種最普通的Y分支結(jié)構(gòu)，它由用作輸入端口的長直波導(dǎo)101，以及兩個輸出直波導(dǎo)102和直波導(dǎo)112組成，長直波導(dǎo)101的長度是L108，寬度是W103，末端節(jié)點是P112。直波導(dǎo)102的長度是L109，寬度是W110，與水平方向的夾角為A105。輸出端口的末端偏離Y分支中心線的距離為W107，且滿足(W107) = (L109) · sin(A105) (3)輸出端口的末端在水平方向上偏離節(jié)點P112的距離為L106，且滿足(L106) = (L109) · cos(A105) (4)從以上4個式子比較可以知道，在保證損耗比較低的情況下，當(dāng)橫向展寬W207與 W107相等時，L206可以小于L106,它表不本發(fā)明的Y型分支結(jié)構(gòu)在橫向展寬量相同時,長度可以更小。實施例2其中長直波導(dǎo)201的寬度W204為1.511111，長度1^211為IOOym;線性展寬波導(dǎo) 202的長度L205為50 μ m，末端的寬度W212為3 μ m ;第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203的曲率半徑 R219為15000 μ m,寬度W213為I. 5 μ m,起始點角度A209為O. I度，末端角度A210為O. 7 度。第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑R208為1500(^111，寬度1214為I. 5 μ m，起始點角度A220為O. I度，末端角度A221為O. 7度。第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑和寬度相等。再在第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo) 211末端分別再各連接一個Y型分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個一分為四即(1X4)的分支結(jié)構(gòu)，其余同實施例I。實施例3其中長直波導(dǎo)201的寬度W204為18 μ m，長度L211為2000 μ m ;線性展寬波導(dǎo) 202的長度L205為800 μ m,末端的寬度W212為40 μ m ;第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203的曲率半徑R219為100000 μ m,寬度W213為18 μ m，起始點角度A209為I度，末端角度A210為10 度。第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑R208為10000(^111，寬度1214為18 μ m，起始點角度A220為I度，末端角度A221為10度。第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑和寬度相等。再在第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211 末端分別再各連接一個Y型分支結(jié)構(gòu)，并在新的四個圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端繼續(xù)各連接一個Y型分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個一分為八即(1X8)的分支結(jié)構(gòu)，其余同實施例I。實施例4其中長直波導(dǎo)201的寬度W204為1(^111，長度1^211為1000 μ m ;線性展寬波導(dǎo) 202的長度L205為500 μ m,末端的寬度W212為22 μ m ;第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203的曲率半徑R219為50000 μ m,寬度W213為10 μ m，起始點角度A209為O. 5度，末端角度A210為5 度。第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑1 208為6000(^111，寬度1214為1211111，起始點角度A220為O. 5度，末端角度A221為5度。第一圓弧形彎曲波導(dǎo)203和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)211的曲率半徑和寬度不相等。其余同實施例I。將本發(fā)明利用于玻璃基光分路器芯片，還可構(gòu)成1X16的分支結(jié)構(gòu)、I X 32的分支結(jié)構(gòu)、I X 64的分支結(jié)構(gòu)、I X 128的分支結(jié)構(gòu)或1X256的分支結(jié)構(gòu)等等。并合理調(diào)整其分支結(jié)構(gòu)的參數(shù)，可以縮短器件總體長度。
權(quán)利要求
1.一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括長直波導(dǎo)，線性展寬波導(dǎo)， 第一圓弧形彎曲波導(dǎo)、第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，所述的線性展寬波導(dǎo)一端連接長直波導(dǎo)，另一端分別連接第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，構(gòu)成1X2的Y型分支結(jié)構(gòu)，所述的長直波導(dǎo)的寬度與線性展寬波導(dǎo)起始節(jié)點寬度的寬度相等，所述的線性展寬波導(dǎo)以長直波導(dǎo)的中心線為中心向兩側(cè)延伸，并在其末端分為兩邊，分別連接第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)以長直波導(dǎo)的中心線為中心向兩側(cè)完全，其中第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑為15000 100000 μ m,所述的第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑為15000 100000 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的長直波導(dǎo)的寬度為I. 5 18 μ m，長度為100 2000 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的線性展寬波導(dǎo)的長度為50 800 μ m,末端的寬度為3 40 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 18 μ m，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的起始點切線方向與水平方向的夾角為O. 1-1度，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端處切線方向與水平方向的夾角為O. 7-10 度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的寬度為I. 5 18 μ m，第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的起始點切線方向與水平方向的夾角為O. 1-1度，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端處切線方向與水平方向的夾角為O. 7-10度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑和寬度相等或不等。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的末端各連一個所述Y型分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)成IX 4的分支結(jié)構(gòu)，并在其末端繼續(xù)連接所述Y型分支結(jié)構(gòu)，構(gòu)成1X8的分支結(jié)構(gòu)、IX 16的分支結(jié)構(gòu)、 1X32的分支結(jié)構(gòu)、I X 64的分支結(jié)構(gòu)、I X 128的分支結(jié)構(gòu)或1X256的分支結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成光學(xué)器件用光路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括長直波導(dǎo)，線性展寬波導(dǎo)，第一圓弧形彎曲波導(dǎo)、第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，所述的線性展寬波導(dǎo)一端連接長直波導(dǎo)，另一端分別連接第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，構(gòu)成1×2的Y型分支結(jié)構(gòu)，所述的長直波導(dǎo)的寬度與線性展寬波導(dǎo)起始節(jié)點寬度的寬度相等，所述的線性展寬波導(dǎo)以長直波導(dǎo)的中心線為中心向兩側(cè)延伸，并在其末端分為兩邊，分別連接第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)，所述的第一圓弧形彎曲波導(dǎo)和第二圓弧形彎曲波導(dǎo)以長直波導(dǎo)的中心線為中心向兩側(cè)完全，其中第一圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑為15000～100000μm，所述的第二圓弧形彎曲波導(dǎo)的曲率半徑為15000～100000μm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有損耗低、效率高等優(yōu)點。
文檔編號G02B6/125GK102590942SQ20121009348
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者商惠琴, 楊建義, 王明華, 王毅強, 肖熠, 郝寅雷 申請人:上海光芯集成光學(xué)股份有限公司