[发明专利]色散校正的阵列波导光栅

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面光波回路，尤其是一种阵列波导光栅。

背景技术

阵列波导光栅(简称AWG)通常应用在光波分复用(WDM)系统中，它是一种通过色散效应来复用或解复用不同波长的光波的器件。在理想状态下，我们希望AWG能提供平坦的传输通带，也就是说，为一个滤波通带内的光波提供一致的衍射角。然而，传统AWG中的波导阵列引起的色散使得滤波通带内部无法具有完全一致的传递性，而AWG复用、解复用不同波长的光的工作原理正是基于色散效应本身。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，对波导阵列光栅AWG的色散进行，从而提供平坦传输滤波通带，提高器件性能和效率。

本发明通过下述技术方案予以实现：

一种阵列波导光栅，包括：至少一个输入波导；一个由第一平板波导构成的第一自由空间，所述第一自由空间与所述输入波导的输出端耦合；一个与所述第一自由空间耦合的凹面反射镜；一个通过所述第一自由空间与所述凹面反射镜耦合的并行模式变换器；一个与所述并行模式变换器的输出端耦合的波导阵列，其中所述波导阵列包括第一波导和第二波导，其中所述波导阵列的第一波导沿着由第一圆的一段圆弧定义的第一轨迹延伸，所述第一圆的半径为第一半径，其中所述波导阵列的第二波导沿着由第二圆的一段圆弧定义的第二轨迹延伸，所述第二圆的半径为第二半径，其中第一半径不同于第二半径，以及其中第一圆和第二圆同心地排列；一个由第二平板波导构成的第二自由空间，所述第二自由空间与所述波导阵列的输出端耦合；一个与所述第二自由空间的输出端耦合的凹面反射衍射光栅；以及多个通过所述第二自由空间与所述凹面反射衍射光栅耦合的输出波导。

如上所述的阵列波导光栅，其中并行模式变换器包括多个波导脊，且所述波导脊并行排列。

如上所述的阵列波导光栅，还可以包括一个位于所述波导阵列的输出端和所述第二自由空间之间的锥形波导阵列，其中所述锥形波导阵列使脊波导的导模的光场能量多数分布在平板层中。所述锥形波导阵列包括多个锥形阵列波导脊，且所述锥形阵列波导脊并行排列。

如上所述的阵列波导光栅，其中，所述阵列波导光栅是在绝缘体上硅的波导薄膜上形成的。所述并行模式变换器和所述波导阵列都包括多个通过在绝缘体上硅的波导薄膜上部分刻蚀得到的脊波导。所述凹面反射镜和所述凹面反射衍射光栅都是通过在绝缘体上硅的波导薄膜上全刻蚀得到的，其中所述全刻蚀在所述硅薄膜上刻蚀出一个垂直侧壁从而使得在所述硅薄膜内传播的光束可以在所述垂直侧壁上发生全反射。

一种阵列波导光栅，包括：一个波导阵列，其中所述波导阵列包括第一波导和第二波导，其中所述波导阵列的第一波导沿着由第一圆的一段圆弧定义的第一轨迹延伸，所述第一圆的半径为第一半径，其中所述波导阵列的第二波导沿着由第二圆的一段圆弧定义的第二轨迹延伸，所述第二圆的半径为第二半径，其中第一半径不同于第二半径，以及其中第一圆和第二圆同心地排列。

如前一段所述的阵列波导光栅，还包括：一个由第二平板波导构成的第二自由空间，所述第二自由空间与所述波导阵列的输出端耦合；以及一个与所述第二自由空间的输出端耦合的凹面反射衍射光栅，其中所述波导阵列具有第一色散，所述第一色散包括第一色散符号，第一幅度和第一自由频谱范围，其中所述凹面反射衍射光栅具有第二色散，所述第二色散包括第二色散符号，第二幅度和第二自由频谱范围，其中所述第一自由频谱范围至少大于所述第二自由频谱范围的两倍，而且所述第二色散符号与所述第一色散符号相反，所述第二幅度与所述第一幅度相同，故而在所述凹面反射衍射光栅和所述波导阵列的共同作用下，在所述第二自由频谱范围内实现了平坦色散曲线，同时在所述第一自由频谱范围内实现了步进式色散曲线。

另一种阵列波导光栅，包括至少一个输入波导；一个由第一平板波导构成的第一自由空间，所述第一自由空间与所述输入波导的输出端耦合；一个与所述第一自由空间耦合的并行模式变换器，其中所述并行模式变换器包括多个波导脊，其中所述波导脊扇出排列；一个与所述并行模式变换器的输出端耦合的波导阵列，其中所述波导阵列包括第一波导和第二波导，其中所述波导阵列的第一波导沿着由第一弯曲段和第一弯曲角度定义的第一轨迹延伸，其中所述波导阵列的第二波导沿着由第二弯曲段和第二弯曲角度定义的第二轨迹延伸，以及其中所述第一弯曲段不同于所述第二弯曲段，其中所述第一弯曲角度也不同于所述第二弯曲角度；一个由第二平板波导构成的第二自由空间，所述第二自由空间与所述波导阵列的输出端耦合；一个与所述第二自由空间的输出端耦合的凹面反射衍射光栅；以及多个与所述凹面反射衍射光栅耦合的输出波导。