[实用新型]一种光纤到户用单纤三向复用器芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤到户(FTTH)技术领域，公开了一种光纤到户用单纤三向复用器芯片(Triplexer)。

背景技术

随着近几年来宽带接入网的迅速发展，宽带化成为接入网发展的最显著特征。视频点播、IPTV(网络电视)和网络游戏等高带宽业务逐渐被电信运营商和广电运营商视为新的业务增长点，用户对接入宽带的需求不断增长，现有的以ADSL(非对称数字用户环路)为主的宽带接入方式已经很难满足用户对高带宽、双向传输能力以及安全性等方面的要求。面对这一困境，各国电信运营商把关注的目光投向了光纤到户——FTTH(Fiber To The Home)。FTTH的技术特点是能提供更大的带宽(100Mbit/s以上的带宽，远优于目前的ADSL)，增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，从而简化了安装和使用维护。FTTH实际应用涉及一个非常重要的核心器件，即单纤三向复用器芯片，单纤三向复用器芯片的主要功能是对光信号的耦合和波分复用。

EPON和GPON的技术规范中，采用1310nm、1490nm、1550nm三波长分配方案。其中1310nm专门用于数据和IP视频信号的上传；1490nm用于语音、数据和IP视频信号的下传；1550nm用于模拟视频信号下传。通过类似CWDM的方式将此三方向传输复用到一根光纤中，该技术采用了点对多点传输方式，节省设备投资，局端设备和光纤用量大大减少，系统可靠性较高。单纤三向传输方案的成本最终决定接入成本的高低。

有很多方法和结构可以实现单纤三向复用器，其中基于薄膜滤波片(thin film filter，TFF)的单纤三向复用器已经实现商用，但是薄膜滤波片具有一些固有缺点，如工艺复杂、不易于封装、耦合损耗大和成本高等缺点。而利用集成光学技术的单纤三向复用器芯片，目前多集中于基于多模干涉型耦合器(MMI)和基于阵列波导光栅(AWG)两大类，具有耦合损耗低，结构紧凑以及易于大规模集成的优点。其中MMI又具有偏振损耗低、加工容差大等优点，但是由于利用传统的自映像现象和波分复用原理设计，器件的长度很大，不够紧凑。

与本实用新型最接近的现有技术是采用两个级联的Y分支分束器构成的单纤三向复用器芯片(Mohamed H.Al-Gafy and Diaa Khalil，FTTHTriplexer Design Using Asymmetric Y-Junction With Etched Branch，IEEEPhotonics Technology Letters，vol.19，No.15，pp1157-1159，2007)，然而这种结构中，器件尺寸大，加工成本高，并且器件隔离度较小。

实用新型内容

针对已有技术器件尺寸大，加工成本高，并且器件隔离度较小的不足，本实用新型提供一种新型单纤三向复用器芯片，具有结构紧凑、成本低、插入损耗低、器件隔离度大等优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

光纤到户用单纤三向复用器芯片，由非对称Y分支波导和多模干涉型耦合器(MMI)级联形成，其特征在于：所述的非对称Y分支波导的左分支的表面刻蚀有空气槽，所述的空气槽位于左分支的芯层与衬底之间；所述的非对称Y分支波导的右分支为对称结构波导。

进一步，所述的非对称Y分支波导的左分支的芯层与第一输出波导连接，所述的第一输出波导为S型弯曲波导。第一输出波导的输出端为PORT1。

进一步，所述的非对称Y分支波导的右分支级联所述的MMI的输入波导，所述的输入波导与所述的MMI的多模区波导通过锥形结构波导连接；所述的多模区波导的两个输出端口分别与第二、第三输出波导连接，所述的输出端口与所述的输出波导通过锥形结构波导连接；所述的输出波导为S形弯曲波导；多模干涉型耦合器的宽度为8.4μm，长度为4462.1μm。第二输出波导的输出端口为PORT2，第三输出波导的输出端口为PORT3。

进一步，所述的非对称Y分支波导的总长度为12000μm，左分支与右分支之间的夹角为1.3mrad。

进一步，所述的非对称Y分支波导、输入波导和输出波导均采用掩埋型玻璃基波导，所述的玻璃基波导的芯层折射率为n_c＝1.51，包层折射率n_s＝1.46。

进一步，所述的非对称Y分支波导、输入波导和输出波导的高度均为1.5μm；所述的非对称Y分支波导的左分支的宽度为2μm，右分支的宽度为1.36μm，空气槽的宽度等于2μm。