一种多级阵列光栅的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多级阵列光栅。
【背景技术】
[0002]光通讯网络是由许多光通讯组件组合而成的一个完整的网络需要波分复用(MUX/DEMUX)，掺铒光纤放大器(EDFA)、激光(Laser)、光传感器(photodetector)及调制器(modulator)。在这些元件中，阵列波导光栅(AWG)型式的波分复用平面光波导(planarlightwave circuit)更是在通讯网络中扮演一个关键的角色。在基层上，一个阵列光波栅(AffG)是由输入(input)、输出(output)、自由传播区域(free propagat1n reg1n FPR)及阵列光波导(arrayed waveguides)所组成，如图1所示。
[0003]市面上有许多种阵列光波栅，其中一种比较特别叫做循环式阵列光波栅，跟一般产品一样采用100GHz或50GHz通道间隔，为8或16输出通道，但是这款阵列光波栅输出通道不区分光波长，也就是说光输出通道1-8跟9-16或是17-24是可以互换用的，如图2所示，这种“无波长”的循环式阵列光波栅的测试数据图。
[0004]大部分的阵列光波栅经过设计都有很好的传播性质，例如低耗损，讯号均匀性强及光信道跟信道中间没有干扰，(称作通道串话)。一般来说通道串话是大约_33db左右，如图3所示[1];要达到比_35db更低的串话是很困难的，但是有一些光通讯网络要求大约-40db的串话数据。
[0005]阵列光波栅可以被大致上分为低相对折射率及高相对折射率两种。市面上已有许多公司用不同材料做出高相对折射率的阵列光波栅，为了提高相对折射率可以有效的把阵列光波栅芯片设计得更小，但是相对来说高相对折射率芯片从输出信道到光纤的耦合耗损也会提高，使得使串话只到达约_20db左右，如图4所示[2][3]。
[0006]综上所述，为了尽可能降低通道串话，且采用高相对折射率的阵列光波栅以缩小阵列光波栅芯片体积，急需一种能够实现较低通道串话的阵列光波栅。
【发明内容】
[0007]本发明提出了一种多级阵列光栅，为了克服现有技术中阵列光波栅通道串话较高的问题，采用循环阵列与普通阵列多级连接的结构，降低通道串话。
[0008]一种多级阵列光栅，包括循环式阵列光波栅与多阶普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅的输出端与多阶普通阵列光波栅的输入端相连；
[0009]所述的多阶普通阵列光波栅包括多个普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅输出端的输出通道数量与多阶普通阵列光波栅中的普通阵列光波栅的数量相同，循环式阵列光波栅的每个输出通道连接一个普通阵列光波栅的输入端，且循环阵列光波栅的每个输出通道输出的中间输出通道波长与对应连接的普通阵列光波栅的中间输出通道的波长相同；
[0010]所述的普通阵列光波栅的中间输出通道波长λ满足公式η.AL = m.λ，其中，η是普通阵列光波栅的折射率，ΛL是普通阵列光波栅中相邻光波导的长度差，m是普通阵列光波栅的衍射級。
[0011]所述多阶普通阵列光波栅中的每个与循环式阵列光波栅输出通道相连接的普通阵列光栅为至少两个普通阵列光波栅依次连接。
[0012]所述多阶普通阵列光波栅中的每个与循环式阵列光波栅输出通道相连接的普通阵列光栅为I个普通阵列光波栅。
[0013]采用两级的结构，光的损耗最低，串话特性得到明显提升。
[0014]有益效果
[0015]本发明提供了一种多级阵列光栅，包括循环式阵列光波栅与多阶普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅的输出端与多阶普通阵列光波栅的输入端相连；所述的多阶普通阵列光波栅包括多个普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅输出端的输出通道数量与多阶普通阵列光波栅中的普通阵列光波栅的数量相同，循环式阵列光波栅的每个输出通道连接一个普通阵列光波栅的输入端，且循环阵列光波栅的每个输出通道输出的中间输出通道波长与对应连接的普通阵列光波栅的中间输出通道的波长相同；利用一个循环式阵列光波栅连在一个普通阵列光波栅的前面，使得光的损耗和串话达到平衡，这种多级阵列光栅的结构，提升光的串话特性。
【附图说明】
[0016]图1为阵列光波栅的光传播的原理示意图；
[0017]图2为8通道的循环阵列光波栅的传输特性示意图；
[0018]图3为40通道的普通阵列光波栅的传输特性示意图；
[0019]图4为InGaAsP激光器阵列光波栅的光谱示意图；
[0020]图5为本发明所述的两级阵列光栅连接示意图；
[0021]图6为本发明所述的两个普通阵列光波栅依次连接的示意图；
[0022]图7为对图5所示的阵列光栅进行仿真得到的串话仿真结果示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0024]一种多级阵列光栅，包括循环式阵列光波栅与多阶普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅的输出端与多阶普通阵列光波栅的输入端相连；
[0025]所述的多阶普通阵列光波栅包括多个普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅输出端的输出通道数量与多阶普通阵列光波栅中的普通阵列光波栅的数量相同，循环式阵列光波栅的每个输出通道连接一个普通阵列光波栅的输入端，且循环阵列光波栅的每个输出通道输出的中间输出通道波长与对应连接的普通阵列光波栅的中间输出通道的波长相同；
[0026]所述的普通阵列光波栅的中间输出通道波长λ满足公式η.AL = m.λ，其中，η是普通阵列光波栅的折射率，ΛL是普通阵列光波栅中相邻光波导的长度差，m是普通阵列光波栅的衍射級。
[0027]所述多阶普通阵列光波栅中的每个与循环式阵列光波栅输出通道相连接的普通阵列光栅为至少两个普通阵列光波栅依次连接。
[0028]所述多阶普通阵列光波栅中的每个与循环式阵列光波栅输出通道相连接的普通阵列光栅为I个普通阵列光波栅。
[0029]采用两级的结构，光的损耗最低，串话特性得到明显提升。
[0030]本实例中采用两级结构，两级光波栅连接，如图5所示；
[0031]第一级是50Ghz通道间隔，8输出信道的循环式阵列光波栅，这个循环式阵列光波栅的光谱跟图2的类似；假如输入处(最左边)有40个波长，则每一个输出通道就会各有5个波长；
[0032]第二级采用8个5输出信道，400Ghz信道间隔的阵列光波栅；
[0033]2级阵列光波栅传播性质的串话是要把第一级跟第二级的阵列光波栅加起来:
[0034]总串话=第一级串话+第二级串话
[0035]在本实例中，两级阵列光栅的串话叠加后为_60db，可见串话指标明显降低，这从图7中可以明显看出，在_60db左右才出现明显串话现象。
[0036]损耗是因为光在光波导停留时间越久，传输路径越长，损耗会大；
[0037]然而经过阵列光波栅(类似于分光器)的光的串话会降低，如分过两次的光讯号跟邻近的光讯号干扰会较少。
[0038]参考文献:
[0039][I] T.Shibata, S.Kamei, T.Kitoh, T.Tanaka, and M.Kohtoku, “Compactand low insert1n loss (?1.0dB)Mach-Zehnder interferometer-synchronizedarrayed-waveguide grating multiplexer with flat-top frequency response,，，0pticsExpress, vol.16, pp.16546-16551，2008
[0040][2] J.Rahn et al, “250Gb/s Real-Time PIC-based Super-ChanneITransmiss1n over a Gridless6000km Terrestrial Link,，，0FC/NF0EC 2012.
[0041][3] Y.Barbarin, X.J.M.Lei jtens, E.A.J.M.Bente, C.M.Louzao, J.R.Kooiman, andM.K.Smit, “Extremely Small AffG demultiplexer Fabricated on InP by Using aDouble-Etch Process, ” IEEE Photon.Technol.Lett., vol 16,pp.2478-2480，Nov.2004.
【主权项】
1.一种多级阵列光栅，其特征在于，包括循环式阵列光波栅与多阶普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅的输出端与多阶普通阵列光波栅的输入端相连； 所述的多阶普通阵列光波栅包括多个普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅输出端的输出通道数量与多阶普通阵列光波栅中的普通阵列光波栅的数量相同，循环式阵列光波栅的每个输出通道连接一个普通阵列光波栅的输入端，且循环阵列光波栅的每个输出通道输出的中间输出通道波长与对应连接的普通阵列光波栅的中间输出通道的波长相同； 所述的普通阵列光波栅的中间输出通道波长λ满足公式η.AL = m.λ，其中，n是普通阵列光波栅的折射率，Δ L是普通阵列光波栅中相邻光波导的长度差，m是普通阵列光波栅的衍射級。2.根据权利要求1所述的多级阵列光栅，其特征在于，所述多阶普通阵列光波栅中的每个与循环式阵列光波栅输出通道相连接的普通阵列光栅为至少两个普通阵列光波栅依次连接。3.根据权利要求1所述的多级阵列光栅，其特征在于，所述多阶普通阵列光波栅中的每个与循环式阵列光波栅输出通道相连接的普通阵列光栅为I个普通阵列光波栅。
【专利摘要】本发明公开了一种多级阵列光栅，包括循环式阵列光波栅与多阶普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅的输出端与多阶普通阵列光波栅的输入端相连；所述的多阶普通阵列光波栅包括多个普通阵列光波栅，所述循环式阵列光波栅输出端的输出通道数量与多阶普通阵列光波栅中的普通阵列光波栅的数量相同，循环式阵列光波栅的每个输出通道连接一个普通阵列光波栅的输入端，且循环阵列光波栅的每个输出通道输出的中间输出通道波长与对应连接的普通阵列光波栅的中间输出通道的波长相同；利用一个循环式阵列光波栅连在一个普通阵列光波栅的前面，使得光的损耗和串话达到平衡，这种多级阵列光栅的结构，提升光的串话特性。
【IPC分类】G02B6/124, G02B6/122
【公开号】CN104965257
【申请号】CN201510445522
【发明人】季振立
【申请人】湖南晶图科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月27日