專利名稱：一種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器(以下簡(jiǎn)稱DQPSK解調(diào)器)，本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，歐美、日本、中國(guó)等大部分主流運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始規(guī)劃和建設(shè)40G長(zhǎng)途骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，其中AT&T、NTT> Verizon、TransTelecom、Telefonica、中國(guó)電信等運(yùn)營(yíng)商均已經(jīng)或正在建設(shè)一定規(guī)模的40G網(wǎng)絡(luò)。在技術(shù)上來(lái)說，引入40G所面臨的幾個(gè)主要障礙是偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,簡(jiǎn)稱PMD)容限、非線性容限、以及色散容限、級(jí)聯(lián)可重構(gòu)光上下復(fù)用濾波導(dǎo)致的光譜劣化等。傳統(tǒng)調(diào)制方式已經(jīng)滿足不了 40G的要求，而近期發(fā)展的差分四進(jìn)制相移鍵控(Differential Quarter Phase Shift Key,簡(jiǎn)稱DQPSK)格式在各種格式中因其優(yōu)越的性能成為傳輸技術(shù)研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的調(diào)制格式相比，光DQPSK調(diào)制具有非常窄的頻譜寬度和較高的頻譜利用率。作為四相位調(diào)制格式，在相同的·信息速率下，DQPSK的碼元速率僅為ニ進(jìn)制信號(hào)的1/2，即用20Gb/s的碼元速率就可實(shí)現(xiàn)40Gb/s的信息傳輸速率。研究證明，DQPSK具有較大的色散容限、PMD容限和較大的非線性容限。目前采用自由光學(xué)器件エ藝與PLCエ藝制作DQPSK解調(diào)器已經(jīng)產(chǎn)品化，其中Kylia、Optoplex, Photop公司使用自由光學(xué)器件エ藝制作DQPSK解調(diào)器，日本NEL采用PLCエ藝制作DQPSK解調(diào)器。PLC技術(shù)以其易于規(guī)?；⒆詣?dòng)化生產(chǎn)，穩(wěn)定性好，易于集成，在價(jià)格和性能方面都更有優(yōu)勢(shì)等諸多特點(diǎn)，被認(rèn)為是光通信產(chǎn)業(yè)的明日之星，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。并且，像這種高端器件，性能要求越高吋，PLC技術(shù)的優(yōu)越性越明顯。PLC型DQPSK解調(diào)器是由多種不同材料構(gòu)成，由于不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，及制作エ藝誤差，從而導(dǎo)致應(yīng)カ雙折射、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱及偏振模耦合等現(xiàn)象。因此，在平面波導(dǎo)中通常有較大的雙折射效應(yīng)，對(duì)不同偏振狀態(tài)響應(yīng)不同，這種現(xiàn)象稱為偏振相關(guān)頻率PDF或者偏振相關(guān)波長(zhǎng)PDW。目前現(xiàn)有技術(shù)通常采用加半波片的方法來(lái)解決偏振相關(guān)性問題，該現(xiàn)有切縫技術(shù)的切縫面與波導(dǎo)軸線垂直，如圖3所示。在芯片的合適位置，用切片機(jī)先切ー個(gè)N微米寬的縫，切縫與波導(dǎo)垂直。然后將M微米厚的半波片插入縫中(NS M)，并加入匹配液，減小附加插損及回波損耗。由于半波片的材料折射率和ニ氧化硅波導(dǎo)的折射率并不能完全匹配，導(dǎo)致光信號(hào)到達(dá)波片的位置時(shí)會(huì)有較大的反射。此時(shí)，入射光線a在半波片表面反射，反射光線b沿原方向返回波導(dǎo)，從而導(dǎo)致回波損耗的劣化，光路圖如圖7所示。由于波導(dǎo)與波片之間相互垂直，反射光沿原方向返回，全部進(jìn)入波導(dǎo)而使回波損耗較差，導(dǎo)致光信號(hào)到達(dá)波片的位置時(shí)會(huì)有較大的反射，反射光會(huì)増加器件的回波損耗，導(dǎo)致回波損耗這一指標(biāo)變差，無(wú)法滿足器件的商用指標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供ー種具有較小回波損耗的平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是—種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀和半波片，所述馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂上設(shè)置有切縫，且切縫與其相鄰的波導(dǎo)之間具有一定的傾斜角度，所述的半波片設(shè)置于切縫內(nèi)。所述的切縫寬度NS半波片的厚度M，且設(shè)置有半波片的切縫內(nèi)加入有匹配液。所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂表面垂直,切縫面相對(duì)馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度。所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，切縫面相對(duì)切割波導(dǎo)面呈垂直角度。
·[0011]所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，切縫面相對(duì)馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型DQPSK解調(diào)器具有較小的回波損耗；2、本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型DQPSK解調(diào)器，具有成本低、エ藝簡(jiǎn)單，便于批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

圖I、本實(shí)用新型DQPSK解調(diào)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、DQPSK解調(diào)器的傳輸譜線；圖3、現(xiàn)有技術(shù)DQPSK解調(diào)器的切縫結(jié)構(gòu)示意圖；圖4、采用水平方向上傾斜的切縫結(jié)構(gòu)示意圖；圖5、采用在波導(dǎo)垂直截面方向上傾斜的切縫結(jié)構(gòu)示意圖；圖6、采用在水平方向、波導(dǎo)垂直截面方向上同時(shí)傾斜的切縫結(jié)構(gòu)示意圖；圖7、圖3切縫結(jié)構(gòu)的光路示意圖；圖8、圖4切縫結(jié)構(gòu)的光路示意圖；圖9、圖5切縫結(jié)構(gòu)的光路示意圖；圖10、圖6切縫結(jié)構(gòu)的光路示意圖。其中I、馬赫-曾德爾延遲干涉儀；2、90度混頻器；3、半波片；4、第一耦合器；5、第二稱合器；6、第三稱合器；7、第四耦合器；8、第五耦合器；9、切縫；10、90度加熱器；EF、波導(dǎo)軸線；a、入射光線；b、反射光線；GH、波導(dǎo)上表面中心線；IJ、波導(dǎo)下表面中心線；O、切縫平面AB⑶與波導(dǎo)上表面中心線GH的交點(diǎn)；01、切縫平面AB⑶與波導(dǎo)下表面中心線IJ的交點(diǎn)；[0036]A、B、C、D :垂直于波導(dǎo)軸線EF的切縫平面上的四個(gè)頂點(diǎn)；Al、BI、Cl、Dl :與切縫平面AB⑶的線AB有夾角a的傾斜切縫平面上的四個(gè)頂點(diǎn)；A2、B2、C2、D2 :與切縫平面AB⑶的線AD有夾角P的傾斜切縫平面上的四個(gè)頂點(diǎn)；A3、B3、C3、D3 :與切縫平面ABCD的線AB有夾角a、同時(shí)與線001有夾角P的傾斜切縫平面上的四個(gè)頂點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型DQPSK解調(diào)器做出進(jìn)ー步的說明。本實(shí)用新型實(shí)施例采用平面光波導(dǎo)型DQPSK解調(diào)器為一個(gè)馬赫-曾德爾延遲干涉儀和ー個(gè)90度混頻器的組合結(jié)構(gòu)，干涉儀兩臂之間有一個(gè)波特周期的時(shí)延。DQPSK解調(diào)器結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀1、90度混頻器2，半波片3，半波片3設(shè)置于平面光波導(dǎo)的馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂中間位置附近的切縫9內(nèi)，該切縫與其相鄰的波導(dǎo)呈傾斜角設(shè)置，該傾斜角角度采用任意角度。其過程具體如下用切片機(jī)在平面光波導(dǎo)的馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂位置先切ー個(gè)N微米寬的縫，切縫與其相鄰的波導(dǎo)呈傾斜角設(shè)置。然后將M微米厚的半波片插入縫中，切縫縫寬同半波片厚度需N > M，半波片ー般為高分子材料或者石英材料。在插入半波片的切縫中加入匹配液，可以更一歩減小附加插損及回波損耗。本實(shí)用新型所述半波片插入的切縫有三種結(jié)構(gòu)，第一種實(shí)施方式如圖4所示，切縫采用同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導(dǎo)表面在水平方向上傾斜一定角度a的位置，沿波導(dǎo)垂直截面方向進(jìn)行切縫，即切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，切縫面相對(duì)切割波導(dǎo)面呈垂直角度，此時(shí)切縫平面A2B2C2D2與切縫平面ABCD的線AB有夾角a，該切縫于與其相鄰的波導(dǎo)不垂直。從俯視DQPSK解調(diào)器的角度，插入半波片的切縫面是同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導(dǎo)表面在水平方向上傾斜一定角度9。由于傾斜插入的半波片與切縫相鄰波導(dǎo)之間不再垂直，兩者之間由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是與原入射方向間有2 a的夾角，因此，反射光只有極少的部分反射回波導(dǎo)，從而能大大改善DQPSK解調(diào)器的回波損耗。插入半波片的切縫結(jié)構(gòu)的第二種實(shí)施方式如圖5所示，切縫采用從垂直于同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導(dǎo)表面的位置，沿相對(duì)波導(dǎo)垂直截面傾斜一定角度3方向進(jìn)行切縫，即所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂表面垂直，切縫面相對(duì)馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，此時(shí)切縫平面A1B1C1D1與切縫平面ABCD的線AB有夾角P，該切縫于與其相鄰的波導(dǎo)不垂直。從俯視DQPSK解調(diào)器的角度，DQPSK解調(diào)器中插入半波片的切縫ロ是同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導(dǎo)表面垂直。由于波導(dǎo)與傾斜插入的波片間不再垂直，兩者之間由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是與原入射方向間有2 0的夾角，因此，反射光只有極少的部分反射回波導(dǎo)，從而能大大改善DQPSK解調(diào)器的回波損耗。插入半波片的切縫結(jié)構(gòu)的第三種實(shí)施方式如圖6所示，該切縫結(jié)構(gòu)采用第一種實(shí)施方式和第二種實(shí)施方式的結(jié)合，即切縫采用同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導(dǎo)表面在水平方向上傾斜一定角度e的位置，沿相對(duì)波導(dǎo)垂直截面傾斜一定角度0方向進(jìn)行切縫，即所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，切縫面相對(duì)馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度。此時(shí)切縫平面A3B3C3D3與切縫平面ABCD的線AB有夾角a、同時(shí)與切縫平面ABCD與波導(dǎo)上表面中心線GH的交點(diǎn)和切縫平面ABCD與波導(dǎo)下表面中心線IJ的交點(diǎn)相連的線OOl有夾角P，該切縫于與其相鄰的波導(dǎo)不垂直。該切縫在沿馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導(dǎo)水平方向上傾斜一定角度a，且相對(duì)于馬赫-曾德爾延遲干渉儀兩臂波導(dǎo)垂直截面方向上傾斜一定角度P。由于傾斜插入的半波片與切縫相鄰波導(dǎo)之間不再垂直，兩者之間由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是與原入射方向間在水平方向上有2 a的夾角、在波導(dǎo)垂直截面方向上有2 0的夾角，因此，反射光只有極少的部分反射回波導(dǎo)，從而能大大改善回波損耗。采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的DQPSK解調(diào)器其工作過程具體如下=DQPSK解調(diào)器包括一個(gè)馬赫ー澤得時(shí)延干涉儀I和ー個(gè)90度混頻器2，馬赫ー澤得時(shí)延干涉儀兩臂之間有ー個(gè)波特周期的時(shí)延。任意偏振態(tài)入射的DQPSK光信號(hào)首先被第一耦合器4分成功率相等的兩個(gè)支路，這兩個(gè)支路分別進(jìn)入馬赫ー澤得時(shí)延干涉儀I的兩臂中，然后經(jīng)過第二耦合器5、 第三耦合器6，最后分別在第四耦合器7、第五耦合器8處相遇，從而發(fā)生干渉。如果攜帶信息的兩相鄰碼元的光載波發(fā)生相長(zhǎng)干涉，那么光功率從干涉儀的其中ー個(gè)端ロ輸出；反之，如果光載波發(fā)生相消干渉，那么光功率從馬赫ー澤得時(shí)延干涉儀的另ー個(gè)端ロ輸出。因此，干渉的結(jié)果使得馬赫ー澤得時(shí)延干涉儀兩個(gè)輸出端ロ攜帯了功率相同，但邏輯上相反的光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了相位調(diào)制到幅度調(diào)制的轉(zhuǎn)換，即解調(diào)制。90度加熱器10使得進(jìn)入第四耦合器7、第五耦合器8的光之間有/2的相位差，也可以稱為“I”與“Q”支路，在傳輸譜線上表現(xiàn)為1支路的兩路互補(bǔ)的輸出光譜II、12與Q支路的兩路互補(bǔ)的輸出光譜Q1、Q2在頻域上錯(cuò)開1/4 FSR，DQPSK解調(diào)器的傳輸譜線如圖2所示。DQPSK解調(diào)器必須是低偏振相關(guān)的。由于偏振相關(guān)性而造成的頻率失配對(duì)Q值的影響較大，在相同比特率下，DQPSK解調(diào)器比DPSK解調(diào)器大4倍。為了保證必須的Q值代價(jià)DQPSK解調(diào)器的偏振相關(guān)頻率要450MHz。當(dāng)插入半波片的切縫結(jié)構(gòu)采用本實(shí)用新型中的如圖4所示第一種實(shí)施方式，傾斜切縫時(shí)的光路圖如圖8所示，反射光線b同入射光線a之間有2 a的夾角，此時(shí)反射光只有極少的部分反射回波導(dǎo)；切縫結(jié)構(gòu)采用本實(shí)用新型中的如圖5所示第二種實(shí)施方式，傾斜切縫時(shí)的光路圖如圖9所示，反射光線b同入射光線a之間有2 ^的夾角，此時(shí)反射光只有極少的部分反射回波導(dǎo)；采用本實(shí)用新型中的如圖6所示第三種實(shí)施方式，傾斜切縫時(shí)的光路圖如圖10所示，此時(shí)反射光線b同入射光線a之間在水平方向上有2 a的夾角、在波導(dǎo)垂直截面方向上有20的夾角，此時(shí)反射光只有極少的部分反射回波導(dǎo)。因此采用本實(shí)用新型提出采用切縫與波導(dǎo)不垂直的技術(shù)方案，可以有效解決DQPSK解調(diào)器回波損耗劣化的問題。雖然本實(shí)用新型已經(jīng)詳細(xì)地示出并描述了一個(gè)相關(guān)的特定的實(shí)施例參考，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求所要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀和半波片，其特征在干 所述馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂上設(shè)置有切縫，且切縫與其相鄰的波導(dǎo)之間具有一定的傾斜角度，所述的半波片設(shè)置于切縫內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，其特征在于 所述的切縫寬度N >半波片的厚度M，且設(shè)置有半波片的切縫內(nèi)加入有匹配液。
3.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的ー種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，其特征在于 所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂表面垂直，切縫面相對(duì)馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度。
4.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的ー種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，其特征在于 所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，切縫面相對(duì)切割波導(dǎo)面呈垂直角度。
5.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的ー種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，其特征在于 所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度，切縫面相對(duì)馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂呈傾斜角度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種平面光波導(dǎo)型差分正交相移鍵控解調(diào)器，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀和半波片，所述馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導(dǎo)臂上設(shè)置有切縫，且切縫與其相鄰的波導(dǎo)之間具有一定的傾斜角度，所述的半波片設(shè)置于切縫內(nèi)。本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型DQPSK解調(diào)器具有較小的回波損耗，且成本低、工藝簡(jiǎn)單，可以批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H04B10/158GK202513933SQ20122005109
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17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