專利名稱：一種可調(diào)光功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可調(diào)光功率分配器。
背景技術(shù)：
隨著光纖網(wǎng)絡逐漸向干線網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等網(wǎng)絡深入擴展和應用，保 證光纖網(wǎng)絡安全可靠的運行、提高網(wǎng)絡的生存性與靈活性成為一個緊要的課' 題。
為解決好上述課題，必須重點解決以下三個方面的問題網(wǎng)絡安全監(jiān)控、 網(wǎng)絡拓撲擴張、網(wǎng)絡接點動態(tài)增加。而可調(diào)光功率分配器在解決這三個方面問
題扮演著極其重要的角色。特別是FTTH (光纖到戶)與CATV (有線電視) 的數(shù)字化改造，接入網(wǎng)絡的變化越來越復雜，使得網(wǎng)絡接點的動態(tài)改變與光能 量的動態(tài)分配等需求變得尤為迫切。
目前，由于缺乏有效的可調(diào)諧光功率分配器件，網(wǎng)絡的靈活性與生存性受 到很大的限制。固定功率分配器件在很大程度上限制了網(wǎng)絡的發(fā)展，在需要增 加用戶或者單元的時候由于功率不夠需要重新進行網(wǎng)絡布局與規(guī)劃，給施工與 未來的發(fā)展帶來很大的不方便。因此為提高組網(wǎng)的靈活性、生存性，需要采用 可調(diào)的光功率分配器。
基于目前國內(nèi)外現(xiàn)狀，可調(diào)光功率分配器從結(jié)構(gòu)方面分為三大類纖維光 學可調(diào)光功率分配器，微光學可調(diào)光功率分配器，集成光學結(jié)構(gòu)的可調(diào)光功率 分配器。 一般的可調(diào)光功率分配器采用在普遍光纖型耦合器的熔錐部分加應力 的方法來改變兩個出口的分光比。這種方法的缺點是可調(diào)整范圍小，偏振相關(guān)200910036616.3
度高，控制精度低，因此應用價值十分有限。而微光學可調(diào)光功率分配器是基 于雙折射晶體分光合光及偏振干涉技術(shù)，通過步進電機來控制光束入射到波片 位置而改變波片相位，從而改變分光比。這種方法的缺點是制造體積比較大， 而且對震動敏感。因此也很難適應光纖網(wǎng)絡的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全新的基于溝道波導的設(shè)計方案，提供一種能 夠提高光網(wǎng)絡的靈活性和生存性，并且制造簡單、容易耦合、質(zhì)量可靠，且方 便大規(guī)模生產(chǎn)的可調(diào)光功率分配器。
為解決上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種可調(diào)光功率分配器，包括輸入端口、第一輸出端口、第二輸出端口和 光功率分配器件，所述光功率分配器件依次由環(huán)行器、溝道波導和折射率大于 溝道波導的常規(guī)波導耦合組成，溝道波導上設(shè)有用于調(diào)節(jié)兩溝道波導之間中間 間隙的微調(diào)裝置。
所述溝道波導的中間間隙在0到0.18微米之間變化。
所述第一輸出端口是入射光束傳輸?shù)綔系啦▽Ш统Ｒ?guī)波導耦合交界處通 過常規(guī)波導透射的引出端口 ，所述第二輸出端口是入射光束傳輸?shù)綔系啦▽Ш?常規(guī)波導耦合交界處反射出的光束通過環(huán)形器的引出端口。
光束從輸入端進入，通過環(huán)行器進入到兩溝道間間隙相當小的具有低折射 率的溝道波導結(jié)構(gòu)中，光束能夠穩(wěn)定傳輸，當光傳輸?shù)綔系啦▽c常規(guī)波導的 交界處，由于兩種介質(zhì)有效折射率不同，產(chǎn)生部分反射和部分的透射，反射出 的光束通過環(huán)形器引出作為一個輸出端，透射到常規(guī)波導中的光束，引出作為 另外一個輸出端。當改變兩溝道波導間的間隙尺寸時，溝道結(jié)構(gòu)中的有效折射率會相應變化，從而在溝道波導與常規(guī)波導的交界處反射率也跟隨變化，因此 在交界處反射出的光束能量也因此而改變，從而達到光功率的動態(tài)分配。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1. 本發(fā)明是一種可調(diào)光功率分配器，利用基于溝道波導可改變反射率的元 件來改變反射率，從而靈活改變兩輸出端口的分光比，使得工程師可以更靈活 的設(shè)計和配置光網(wǎng)絡；
2. 本發(fā)明是一種全新的光通信器件的設(shè)計方案，可以增加光網(wǎng)絡的靈活性 和生存性；
3. 本發(fā)明制造簡單，容易耦合，質(zhì)量可靠，方便大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明可調(diào)光功率分配器工作原理結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明溝道波導剖面其中，l是輸入端口， 2是第一輸出端口， 3是第二輸出端口， 4是環(huán)行器， 51和52是溝道波導，6是常規(guī)波導，7為微調(diào)裝置。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
如圖1所示， 一種可調(diào)光功率分配器，包括一個輸入端口l、第一輸出端口 2、第二輸出端口3及其光功率分配器件，所述光功率分配器件依次由環(huán)行器4、 溝道波導51、 52和折射率大于溝道波導的常規(guī)波導6耦合組成。三者耦合在一 起，進行精確的對準以減少損耗。入射光束從輸入端l出射，經(jīng)過環(huán)行器4，進 入溝道波導51、 52穩(wěn)定傳輸，溝道波導51、 52間隙的尺寸可以通過撥動微調(diào)裝 置7旋轉(zhuǎn)鈕來調(diào)整，當光束傳輸?shù)綔系啦▽?1、 52和常規(guī)波導6耦合交界處，產(chǎn) 生部分的反射和部分的透射，反射的光束通過環(huán)行器引出作為一個輸出端口3， 透射的光束通過常規(guī)波導引出作為另外 一個輸出端口 2 。溝道波導改變分光比的機理如下利用光場被限制在亞波長量級的波導結(jié) 構(gòu)中，在兩個波導之間距離很近的情況下，光場會集中限制在波導之間的低折 射率間隙中，并且能夠穩(wěn)定傳輸。由于光場被限制在低折射率材料中，所以在 這個實施例中為簡化制作的難度，選用空氣作為兩溝道波導間間隙中的介質(zhì)，
選用硅作為波導材料。如圖2所示，兩溝道波導間隙Wg的尺寸為100nm，硅 材料(Si)的寬度w為220nm，厚度h為250nm。這種波導與相同結(jié)構(gòu)的常 規(guī)波導比較，有較低的折射率。通過調(diào)整微調(diào)架改變波導的間隙尺寸，有效折 射率m在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，相應地溝道波導與常規(guī)波導耦合交界面處會 反射率r相應地發(fā)生變化，反射率r與有效折射率m的關(guān)系如下
…L 丑+ 1
其中n2為常規(guī)波導的有效折射率。在保持溝道波導總體寬度不變的情況 下，改變溝道波導中間間隙的尺寸，可以得到不同的有效折射率m,這樣，反 射率r就會發(fā)生改變，能量的分配就會出現(xiàn)變化，通過環(huán)行器將反射的能量引 出，就得到一個功率可調(diào)的光功率分配器件。
由于溝道波導理論的限制，其折射率的改變?yōu)閘<ni<n2，因此，界面的反 射率變化范圍理論上為0到0.55之間。在實際制作過程中，硅材料的有效折 射率為3.45，中間間隙在0到0.18微米變化的時候，溝道波導的有效折射率 在1.36到2.54之間變化，并隨著間隙的增大而減小。同時，界面的反射率從 0增加到0.33。折射率差越大，界面反射率越高。
綜上所述，本發(fā)明的核心是光束在亞波長量級的溝道波導結(jié)構(gòu)中能夠穩(wěn)定 傳輸?shù)墓鈭鲂?，改變兩溝道波導間的間隙以調(diào)整其有效折射率，相應改變溝道波導和常規(guī)波導交界處反射能量的可調(diào)光功率分配器，是其通過調(diào)整兩溝道 波導間的間隙尺寸來控制光功率分配器的分光比。
權(quán)利要求
1、一種可調(diào)光功率分配器，包括輸入端口(1)、第一輸出端口(2)、第二輸出端口(3)及其光功率分配器件，其特征在于所述光功率分配器件依次由環(huán)行器(4)、溝道波導(51)、(52)和折射率大于溝道波導的常規(guī)波導(6)耦合組成，所述溝道波導(51)、(52)上設(shè)有用于調(diào)節(jié)溝道波導(51)、(52)之間中間間隙的微調(diào)裝置(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光功率分配器，其特征在于所述溝道波導 (51、 52)的中間間隙為0 0.18微米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)光功率分配器，其特征在于第一輸出 端口 (2)是入射光束傳輸?shù)綔系啦▽Ш统Ｒ?guī)波導耦合交界處通過常規(guī)波導(6) 透射的引出端口，第二輸出端口 (3)是入射光束傳輸?shù)綔系啦▽Ш统Ｒ?guī)波導 耦合交界處反射出的光束通過環(huán)形器(4)的引出端口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可調(diào)光功率分配器，包括輸入端口(1)、第一輸出端口(2)、第二輸出端口(3)及其光功率分配器件，所述光功率分配器件依次由環(huán)行器(4)、溝道波導(51)、(52)和折射率大于溝道波導的常規(guī)波導(6)耦合組成，所述溝道波導(51)、(52)上設(shè)有用于調(diào)節(jié)溝道波導(51)、(52)之間中間間隙的微調(diào)裝置(7)。本發(fā)明利用基于溝道波導可改變反射率的元件來改變反射率，從而靈活改變兩輸出端口的分光比，本發(fā)明能夠提高光網(wǎng)絡的靈活性和生存性，并且制造簡單，容易耦合，質(zhì)量可靠，方便大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號G02B6/28GK101477226SQ20091003661
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者朱梅麗, 鄭力明 申請人:暨南大學