[发明专利]阵列波导光栅及波长补偿方法

说明书

本发明涉及一种光栅及波长补偿方法，属于光通信技术领域，具体是涉及一种阵列波导光栅及波长补偿方法。本发明的驱动杆与底板非固定连接的一端为锥形或球形，使得驱动杆与底板之间的接触方式为点‑面接触，从而避免了面‑面接触所导致的难加工、难装配、不稳定等问题。

技术领域

本发明涉及一种光栅及波长补偿方法，属于光通信技术领域，具体是涉及一种阵列波导光栅及波长补偿方法。

背景技术

在光通信系统中，阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Gratings，简称 AWG)是密集波分复用系统的关键光器件。AWG可以轻松实现多路光信号的复用和解复用，是增加光通信系统容量的重要器件。AWG是基于平面光波导的光器件，由输入波导、输入平板波导、阵列波导、输出平板波导和输出波导组成，其中相邻阵列波导具有固定的长度差。当多个不同波长的光信号从同一个输入端口进入AWG，经过输入平板波导后，通过衍射把光功率分配到阵列波导中的每一个端口，阵列波导的长度差会产生不同的传输相位延迟，在输出平板波导中相干叠加，使不同波长的光输出到不同的输出端口，从而起到解复用的功效。反之，当多个光信号从不同的输出端口进入AWG，在输入端口可以实现复用的功效。

密集波分复用系统对复用/解复用器件的中心波长稳定性要求较高，需要控制在通道间隔的一定比例范围以内，例如在100GHz间隔的波分复用系统中，中心波长精度往往需要控制在通道间隔的+/-(5％-10％)以内，即+/- (40-80)pm。对于更密集的波分复用系统，如50G和25G系统，中心波长精度的要求更高，分别要达到+/-40pm和+/-20pm，甚至更高。具体可以参考下表：

目前商用的AWG芯片一般是基于硅基的平面光波导器件，其中心波长随环境温度变化较大，敏感度约为12pm/℃，那么在波分复用系统工作环境温度内(-5℃至65℃)，AWG芯片的中心波长漂移量会达到约800pm，明显超出了系统要求，因此，需要采用措施来控制AWG芯片的中心波长，使其能在工作环境温度内正常工作。

无热AWG(Athermal AWG，简称AAWG)可以有效控制AWG芯片的中心波长随温度的漂移问题，而且不需要耗电，是纯无源器件，受到诸多关注。专利CN101019053B(PCT/US2004/014084 2004.05.05)中介绍了一种常规的AAWG方案，该方案带有底板，芯片与底板相连，通过分割芯片的平板波导，底板的驱动器301带动铰链202发生移动，使底板上方的芯片发生相对的波导移动，用于补偿AWG芯片的中心波长随温度的变化。

公式1表明了AWG被分割的平板波导的相对位移dx与温度变化dT之间的关系

其中n_s和n_c分别是AWG的输入/输出平面波导和阵列波导的有效折射率，n_g是群折射率，d是相邻阵列波导在罗兰圆周上的间距，m是衍射级次， R是罗兰圆焦距，dλ是AWG的中心波长变化值。

设驱动器301的有效长度为L，线膨胀系数为那么由驱动器301的热胀冷缩引起的相对位移为：

其中k是驱动器301的位移与底板的第一区域和第二区域的相对位移之间的杠杆系数。

结合公式1和公式2，可以得出如下关系：

从公式3可以看出，该方案的中心波长变化值与温度的变化值是线性的关系。

实际上，AWG芯片的中心波长λ随温度T的变化值并不是单一的线性关系，而是具有非线性关系，如下公式4所示：

dλ＝a*dT²+b*dT+c 公式4