波分复用器件及波分复用系统的制作方法

1.本公开涉及光通信技术领域，特别是涉及一种波分复用器件及波分复用系统。


背景技术：

2.波分复用(wavelength division multiplexing，wdm)是在发送端通过复用器(也称合波器)将一系列载有信息但波长不同的光信号合成一束，使其沿着单根光纤进行传输，在接收端再通过解复用器(也称分波器)将各个光信号进行分离的一种通信技术。
3.波分复用的技术优势包括：可以充分利用光纤巨大带宽资源，使传输容量比单波长增加几十上百倍；在大容量长途传输时节省大量光纤和3r再生器(再整形，再放大，再定时)，传输成本显著下降；在网络升级和扩容时，无需对光缆线路进行改造，增加波长即可开通或叠加新业务；与信号速率、调制格式无关，方便引入大带宽新业务；以及，利用wdm选路可以实现网络交换和恢复从而实现未来透明全光网络，等等。
4.如何减小波分复用系统的传输损耗，是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种波分复用器件及波分复用系统，以减小波分复用系统的传输损耗。
6.根据本公开的一个方面，提供一种波分复用器件，包括沿第一方向依次设置的衬底、隔离层和波导层，其中，波分复用器件具有与第一方向平行的第一端面和第二端面，第一端面和第二端面中的其中一个为波分复用器件的输入端面，另一个为输出端面；波导层包括平板层和位于平板层的远离衬底的一侧的脊凸层，脊凸层包括干涉区、连接干涉区并且延伸至第一端面的第一传输臂区、以及连接干涉区并且延伸至第二端面的多个第二传输臂区。
7.在一些实施例中，第一端面与第二端面正交，干涉区包括矩形部分，矩形部分包括与第一端面平行的第一侧边和第二侧边、以及与第二端面平行的第三侧边和第四侧边；第一传输臂区连接至干涉区的第一侧边，多个第二传输臂区连接至干涉区的第三侧边。
8.在一些实施例中，第一传输臂区沿平行于第三侧边的方向延伸至第一端面，或者，第一传输臂区沿远离第三侧边的方向延伸至第一端面；每个第二传输臂区沿远离第一侧边的方向延伸至第二端面。
9.在一些实施例中，第一传输臂区的一侧边缘与干涉区的第四侧边平齐。
10.在一些实施例中，第一端面与第二端面平行，干涉区包括矩形部分，矩形部分包括与第一端面正交的第一侧边和第二侧边，以及与第一端面平行的第三侧边和第四侧边；第一传输臂区连接至干涉区的第四侧边，多个第二传输臂区连接至干涉区的第三侧边。
11.在一些实施例中，第一传输臂区沿平行于第一侧边的方向延伸至第一端面，或者，第一传输臂区沿远离第二侧边的方向延伸至第一端面；每个第二传输臂区沿远离第一侧边的方向延伸至第二端面。
12.在一些实施例中，第一传输臂区的一侧边缘与干涉区的第一侧边平齐。
13.在一些实施例中，波分复用器件还具有与第一方向平行的第三端面和第四端面；干涉区延伸至第三端面和/或第四端面。
14.在一些实施例中，多个第二传输臂区的延伸方向平行。
15.在一些实施例中，多个第二传输臂区不等间距排列。
16.在一些实施例中，第一传输臂区包括沿靠近第一端面的方向依次设置的第一宽度减小部分和第一等宽部分，沿靠近第一端面的方向，第一宽度减小部分的宽度渐变减小，第一等宽部分的宽度不变；每个第二传输臂区包括沿靠近第二端面的方向依次设置的第二宽度减小部分和第二等宽部分，沿靠近第二端面的方向，第二宽度减小部分的宽度渐变减小，第二等宽部分的宽度不变。
17.根据本公开的一个方面，提供一种波分复用系统，包括发射设备、接收设备、以及连接在发射设备和接收设备之间的光纤，其中，发射设备和接收设备分别包括根据前述方面任一实施例所述的波分复用器件。
18.根据本公开的一个或多个实施例，可以基于所传输多个光信号的波长相应设计第一传输臂区和多个第二传输臂区的规格，从而使得干涉区对于不同光信号的干涉作用可以与其波长精确匹配，使多个第二传输臂区在第二端面能够与相应光调制器良好耦合，从而减少波分复用系统的传输损耗。
19.根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
20.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
21.图1是本公开一些实施例的波分复用器件的立体结构示意图；
22.图2是本公开一些实施例的波分复用器件的立体结构示意图；
23.图3是本公开一些实施例的波分复用器件的俯视结构示意图；
24.图4是本公开一些实施例的波分复用器件的立体结构示意图；
25.图5是本公开一些实施例的波分复用器件的俯视结构示意图；
26.图6是本公开一些实施例的波分复用器件的俯视结构示意图；以及
27.图7是本公开一些实施例的波分复用器件的俯视结构示意图。
28.附图标记：
29.100-波分复用器件
30.1a-第一端面
31.1b-第二端面
32.1c-第三端面
33.1d-第四端面
34.110-衬底
35.120-隔离层
36.131-平板层
37.132-脊凸层
38.20-干涉区
39.21-第一传输臂区
40.22-第二传输臂区
41.201-第一侧边
42.202-第二侧边
43.203-第三侧边
44.204-第四侧边
45.2010-梯形部分
46.211-第一等宽部分
47.212-第一宽度减小部分
48.221-第二等宽部分
49.222-第二宽度减小部分
具体实施方式
50.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
51.波分复用器件在芯片上的应用非常广泛，由于芯片的集成性，波分复用器件可以与光调制器等共同集成在同一个晶圆上，从而可以大大降低原材料成本和封装成本。本公开的发明人注意到，在一些相关技术中，波分复用器件与光调制器的耦合存在较大的损耗，这是由于其各自的结构特点导致的。
52.基于此，本公开实施例提供了一种波分复用器件及波分复用系统，以减小波分复用系统的传输损耗。
53.如图1所示，本公开一些实施例提供的波分复用器件100，包括沿第一方向依次设置的衬底110、隔离层120和波导层，该波分复用器件100具有与第一方向平行的第一端面1a和第二端面1b，第一端面1a和第二端面1b中的其中一个为波分复用器件100的输入端面，另一个为输出端面；波导层包括平板层131和位于平板层131的远离衬底110的一侧的脊凸层132，脊凸层132包括干涉区20、连接干涉区20并且延伸至第一端面1a的第一传输臂区21，以及连接干涉区20并且延伸至第二端面1b的多个第二传输臂区22。
54.在一些实施例中，波分复用器件100用作波分复用系统的发送端的复用器，第二端面1b用作复用器的输入端面，第一端面1a用作复用器的输出端面。波长不同的多个光信号从第二端面1b输入，在多个第二传输臂区22一一对应地引导下进入到干涉区20，在干涉区20完成合波后，在第一传输臂区21的引导下从第一端面1a输出，继而可以进入到光纤进行传输。
55.在一些实施例中，波分复用器件100也可以用作波分复用系统的接收端的解复用器，第一端面1a用作解复用器的输入端面，第二端面1b用作解复用器的输出端面。由光纤传输过来的合波光信号从第一端面1a输入，在第一传输臂区21的引导下进入到干涉区20，在干涉区20分离为波长不同的多个光信号后，在多个第二传输臂区22一一对应地引导下从第
二端面1b输出，从而完成光信号的恢复。
56.对于用作复用器的波分复用器件100，波长不同的多个光信号需要经过不同长度的干涉程才能在到达第一传输臂区21时完成合波，而对于用作解复用器的波分复用器件100，合波光信号经过不同长度的干涉程才可以分离为波长不同的多个光信号。本公开实施例技术方案，可以基于所传输多个光信号的波长相应设计第一传输臂区21和多个第二传输臂区22的规格，从而使得干涉区20对于不同光信号的干涉作用可以与其波长精确匹配，使多个第二传输臂区22在第二端面1b能够与相应光调制器良好耦合，从而减少波分复用系统的传输损耗。
57.在本公开实施例中，波导层采用脊波导结构，具有低主模截止频率、宽频带和低阻抗等一系列优异特性。波导层的图案可以通过构图工艺形成。构图工艺例如可以经历成膜、光刻胶涂敷、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等工序，最终形成波导层较为精确的图案结构，制作工艺相对较为简便。
58.在本公开的一些实施例中，如图1、图2和图3所示，第一端面1a与第二端面1b正交，干涉区20包括矩形部分，该矩形部分包括与第一端面1a平行的第一侧边201和第二侧边202，以及与第二端面1b平行的第三侧边203和第四侧边204。
59.如图1所示，在一些实施例中，第一传输臂区21连接至干涉区20的第一侧边201，多个第二传输臂区22连接至干涉区20的第三侧边203。第一传输臂区21沿平行于第三侧边203的方向延伸至第一端面1a，每个第二传输臂区22沿远离第一侧边201的方向延伸至第二端面1b。
60.如图2所示，在一些实施例中，第一传输臂区21连接至干涉区20的第一侧边201，该第一传输臂区21的一侧边缘与干涉区20的第四侧边204平齐。多个第二传输臂区22连接至干涉区20的第三侧边203，每个第二传输臂区22沿远离第一侧边201的方向延伸至第二端面1b。
61.如图3所示，在一些实施例中，第一传输臂区21连接至干涉区20的第一侧边201，该第一传输臂区21沿远离第三侧边203的方向延伸至第一端面1a。多个第二传输臂区22连接至干涉区20的第三侧边203，每个第二传输臂区22沿远离第一侧边201的方向延伸至第二端面1b。
62.在本公开的一些实施例中，如图4和图5所示，第一端面1a与第二端面1b平行，干涉区20包括矩形部分，该矩形部分包括与第一端面1a正交的第一侧边201和第二侧边202，以及与第一端面1a平行的第三侧边203和第四侧边204。如图4所示，在一些实施例中，第一传输臂区21连接至干涉区20的第四侧边204，第一传输臂区21沿平行于第一侧边201的方向延伸至第一端面1a，多个第二传输臂区22连接至干涉区20的第三侧边203，每个第二传输臂区22沿远离第一侧边201的方向延伸至第二端面1b。在该实施例中，第一传输臂区21的一侧边缘与干涉区20的第一侧边201平齐。在一些实施例中，第一传输臂区21也可以与第一侧边201之间具有间距。
63.如图5所示，在一些实施例中，第一传输臂区21连接至干涉区20的第四侧边204，第一传输臂区21沿远离第二侧边202的方向延伸至第一端面1a，多个第二传输臂区22连接至干涉区20的第三侧边203，每个第二传输臂区22沿远离第一侧边201的方向延伸至第二端面1b。
的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
73.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
74.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
75.本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。