通過改變微流體通道內混合液體的折射率，利用Y型分支波導輸出光功率受 液體折射率的影響，從而改變光功率的輸出，最終實現(xiàn)光功率分束器輸出分束比的動態(tài)調 控。該器件采用微流體來實現(xiàn)調控，具有調控范圍大、波長和偏振依賴性低、結構簡單、易于 設計與制作、易于調控等諸多優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器的俯視圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器的俯視圖中A1A2連線進行剖分的波 導橫截面示意圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器的俯視圖中B1B2連線進行剖分的波 導橫截面示意圖。
[0015] 圖4是本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器的歸一化光功率輸出隨混合液體 折射率變化關系，（a)TE波，（b)TM，其中實線和虛線分別表示端口 6和端口 10輸出的歸一 化輸出光功率。
[0016] 圖5是本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器在混合液體折射率分別為（a) 1. 470和（b) 1. 510時TE波光信號在傳播過程中的光場分布。
[0017] 圖6是本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器的歸一化光功率輸出隨工作波長 變化關系，（a)TE波，（b)TM，其中實線和虛線分別表示端口 6和端口 10輸出的歸一化輸出 光功率，液體折射率為1. 470。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。通常，光通信系統(tǒng)中通信窗口為近紅 外光，這里，假定光信號的工作波長為1. 55 μ m。如圖1所示，波導2、3、4、5、7、9的芯層材料 為SU-8,其折射率為1. 570 ;其上包層材料15為聚合物材料PMMA，其折射率為1. 492 ;其下 包層材料17為聚合物材料UV-15,其折射率為1. 50。其波導芯層厚度rf、脊高A以及寬度 坪分別為〇. 7 μ m、0. 5 μ m、5. 0 μ m，其偏向夾角#為I. 0度。假定待測液體折射率的變化范 圍為 L 430~1· 540。
[0019] 這里采用光束傳播法（BPM)對本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器的光學性能 進行模擬。當待測液體的折射率在I. 430~1. 540之間變化時，其波導輸出端口 6和輸出端 口 10的歸一化光功率輸出隨液體折射率變化如圖4(a)和（b)所示。由圖可以看出，其輸 出端口 6的光功率輸出隨折射率增大而單調下降，而輸出端口 10的光功率輸出隨折射率增 大而單調增加，且變化動態(tài)范圍大于36. 5dB。另外，其光波導損耗僅為0.06 dB。對于不同 的偏振光輸入，其光功率輸出變化基本一致，表明其偏振依賴性很小。當液體的折射率分別 為1. 470和1. 510時，光功率分束器內光場分布如圖5(a)和（b)所示，由圖可以直觀看出， 光功率分束器的兩分支波導內光功率大小與液體折射率大小有關，即通過改變混合液體折 射率大小，從而實現(xiàn)光功率輸出的動態(tài)調控。
[0020] 通常，入射光信號存在一定的譜寬，約幾十納米左右，如光通信系統(tǒng)C波段窗口為 1530nm~1565nm。本發(fā)明進一步考察了本發(fā)明提供的液體折射率傳感器性能對其工作波長 的依賴性。這里給出了模擬結果，如圖6(a)和（b)所示，表示輸出端口 6和輸出端口 10的 光功率輸出隨工作波長變化。模擬結果表明，其光功率輸出隨工作波長變化很小。因此，該 器件的波長依賴性很低，這對于其實際應用十分有用。
[0021] 本發(fā)明所提出的一種波導型可調光功率分束器，具有調控范圍大、易于調控、結構 簡單、易于制作、波長和偏振依賴性低等優(yōu)點，在集成光子學和微流控光子系統(tǒng)中具有重要 應用前景。
【主權項】
1. 基于微流控技術的波導型可調光功率分束器，包括波導1個輸入端口（1)、2個波導 輸出端口（6、10)、1個Y分支波導（由波導2、3、4、5、7、9構成)、1個微流體通道（8)構成； 其特征在于，光信號通過光纖耦合到波導輸入端口（1)后，光信號在光波導內傳播，當?shù)?達Y分支處時，光信號發(fā)生分束，其光功率分束比與微流體通道內混合液體折射率有關；因 而，通過改變微流體通道內混合液體的折射率，從而實現(xiàn)光功率分束器輸出分束比的動態(tài) 調控。2. 根據權利要求1所述的波導型可調光功率分束器，其特征在于，其各個輸出端口的 光功率調控是通過改變微流體通道內混合液體的折射率來實現(xiàn)。3. 根據權利要求1所述的波導型可調光功率分束器，其特征在于，其上、下包層和芯層 材料分別為有機聚合物材料PMMA、UV-15和SU-8。4. 根據權利要求1所述的波導型可調光功率分束器，其特征在于，所述波導型可調光 功率分束器屬于集成光子器件，由光波導結構構成。
【專利摘要】本發(fā)明所公開的一種基于微流控技術的波導型可調光功率分束器，屬于集成光子學領域，涉及光波導器件與技術。本發(fā)明提出的波導型可調光功率分束器由1個波導輸入端口（1）、2個波導輸出端口（6、10）、1個Y分支波導（由波導2、3、4、5、7、9構成）、1個微流體通道（8）構成。光信號通過光纖耦合到波導輸入端口（1）后，光信號在光波導內傳播，當?shù)竭_Y分支處時，光信號發(fā)生分束，其光功率分束比與微流體通道內混合液體折射率有關。因而，通過改變微流體通道內混合液體的折射率，從而改變輸出端口（6、10）光功率的輸出，最終實現(xiàn)光功率分束器輸出分束比的動態(tài)調控。本發(fā)明提供的波導型可調光功率分束器具有調控范圍大、波長和偏振依賴性低、結構簡單、易于設計與制作、易于調控等等諸多優(yōu)點，在集成光子系統(tǒng)和微流體芯片中有廣泛應用前景。
【IPC分類】G02B6/125, G02B6/35
【公開號】CN105319645
【申請?zhí)枴緾N201510273791
【發(fā)明人】唐雄貴, 梁珊, 陳明
【申請人】湖南師范大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年5月26日