专利名称：低损耗分支耦合器的制作方法
技术领域：
本发明属于光学元件信号波导功分技术领域，特别是涉及一种低损耗分支耦合器。
背景技术：
分支耦合器是制造功分器、M-Z干涉仪、混合集成光转换器件的基本结构单元，它可用多种材料制造，在众多的波导材料中，硅基底上的二氧化硅波导因具有较低的传播损耗和高光纤耦合效率，在光集成器件制作中被广泛应用，而其结构一般由输入波导1、分支波导2和输出波导3组成。在实际应用中所有的Y分支耦合器按输出光能量比可以分为对称输出和非对称输出两类，在对称输出时，则要求同时，需要实现尽可能低的附加损耗；而在非对称输出时，则要求同时具有低的附加损耗和大的分光比可调。为了实现对称输出状态时的低附加损耗，人们采取了增加制造复杂性或提高制造工艺要求等方式；而对非对称输出的情况，人们也研究了一些改进结构的方案，但结果是在增大分支输出比范围时，同时也增大了附加损耗；由于制造光集成器件存在着常规的工艺误差或为了制作工艺的方便，使得按常规工艺制作的分支波导的两分支之间形成的夹角并不是一个完美的尖角，而是存在有一定的间距4，这就大大影响了传统分支波导的性能参数，如附加损耗以及级联分支耦合器的均匀性等。
发明内容
为了解决Y分支耦合器所存在的两分支夹角之间有一定间距所带来的性能指标(如附加损耗及级联中的均匀性等)问题，本发明是采用以下技术方案解决的它包括输入波导、分支波导和输出波导，其特征在于所述的输入波导与分支波导之间设有多模波导，三者联接成一体。由于在本发明中设置了多模波导，在对称情况下，光从输入波导进入多模波导后，多模波导能够改变光波场的分布，从而减少了光耦合到分支波导的损耗；在非对称输出情况下，通过侧向移动输入波导的位置，则进入多模波导的光波能激起多模波导奇对称本征模，因奇对称本征模与偶对称本征模的相互干涉，在多模波导的输出端会形成波光场的非对称分布，当耦合到分支波导时，实现整个耦合器的非对称输出。因此，本发明具有能在输出对称时实现低附加损耗；而在输出非对称时能实现低附加损耗的同时具有大的分光比的优点，为低损耗分支波导耦合器的产业化生产和应用创造了有利条件。
图1为传统Y分支耦合器结构示意2为传统Y分支耦合器分支尖角的结构示意3为本发明的结构示意图具体实施方式
参照附图本发明包括输入波导5、分支波导8和输出波导9，所述的输入波导5与分支波导8之间设有多模波导7，三者联接成一体，在输入波导5上设有一个锥形波导6，为减少损耗，该锥形输入波导6与多模波导7相连处的宽度相近，在分支波导8之间有一定的间距12，分支波导8与输出波导9形成的曲线呈余弦函数曲线状。
由于在多模波导7中至少存在两个激励的本征模，因此，多模波导7的宽度11应当满足以下公式Wm≥λ/nc2+ns2---(1)]]>此处λ是真空中的波长，nc2，ns2分别是波导芯层与覆层的等效折射率。在多模波导7传输的模式中，基模和二阶本征模占主要权重，因此，选择多模波导7的长度10应当满足以下公式Lm＝Nπ/(β0+β2)(2)公式(2)中的β0，β2分别是基模和二阶本征模的传播常数，N奇数。
在本发明中设置了多模波导7作为Y分支波导结构的过度区，而在输入波导5上设置了锥形波导6，该锥形波导6起到联接多模波导7的作用，由模式传播分析(MPA)可以得知，对于特定的多模波导7的宽度，当输入波导的宽度增加时，被激励的低阶本征模的权重增加，因此辐射损耗降低。至于锥形波导6与多模波导7的具体宽度可以通过束传播数值模拟方法计算求得。
本发明具有结构简单、设计合理、制作方便，它实现了在对称输出情况下低附加损耗、在非对称输出情况下实现了低附加损耗下大的分光比，本发明的设计思想不仅仅适用于二氧化硅光波导的功分器件，为低损耗分支波导耦合器的产业化生产和应用创造了有利条件。
权利要求
1.一种低损耗分支耦合器，包括输入波导(5)、分支波导(8)和输出波导(9)，其特征在于所述的输入波导(5)与分支波导(8)之间设有多模波导(7)，三者联接成一体。
2.根据权利要求1所述的低损耗分支耦合器，其特征在于所述的输入波导(5)上设有一个锥形波导(6)。
3.根据权利要求2所述的低损耗分支耦合器，其特征在于所述锥形波导(6)与多模波导(7)相连处的宽度相近。
4.根据权利要求1所述的低损耗分支耦合器，其特征在于所述的分支波导(8)之间有一定的间距。
5.根据权利要求1所述的低损耗分支耦合器，其特征在于所述的分支波导(8)与输出波导(9)所形成的曲线呈余弦函数曲线状。
全文摘要
本发明属于光学元件信号波导功分技术领域，特别是涉及一种低损耗分支耦合器。它包括输入波导、分支波导和输出波导，其特征在于所述的输入波导与分支波导之间设有多模波导，三者联接成一体。由于在本发明中设置了多模波导，因而具有能在对称输出对称时实现低附加损耗；而在输出非对称时能实现低附加损耗的同时具有大的分光比的优点，为低损耗分支耦合器的产业化生产和应用创造了有利条件。
文档编号G02B6/26GK1425931SQ0210265
公开日2003年6月25日 申请日期2002年2月22日 优先权日2001年12月10日
发明者王谦, 何赛灵 申请人:王谦, 何赛灵