[发明专利]平面光波电路光分路器/混频器

说明书

描述了具有将输入波导部分与输出波导部分连接的摇摆过渡部分的平面波导结，其中所述摇摆过渡具有与所述输入波导和所述输出波导匹配的交替段以有效地转换光信号。所述平面波导结可用于形成有效的光分路器、混频器或分接件。

本申请是申请日为2018年04月16日、进入中国国家阶段日为 2019年12月06日、申请号为201880037966.9(“平面光波电路光分路器/混频器”)的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及平面光波电路的低光学损耗无源光耦合器/分路器。本发明还涉及用于形成包括低损耗光耦合器的平面光波电路的方法。

背景技术

平面光波电路(PLC)技术已经成为将现有和新的光学部件功能集成到基于芯片的石英波导集成光学电路中的主要技术平台。例如，参见K.Okamoto(2010)的“Fundamentalsof Optical Waveguides”(Academic Press)，通过引用并入本文中以了解光学波导技术和平面光波电路的形成。Y形分支波导是广泛的光学电路中重要的集成光学器件电路元件。Y形分支波导用于将来自单个波导的光信号分配到两个分开的波导中(“分路器”)；或者重组沿分开的路径传播的两个光信号(根据干涉原理)(“合路器”)。Y形分支波导的这种1x2 性质通过Y形分支电路元件的集成级联(integrated cascading)扩展到更大的分开或合并比。

由于导线包含电信号的传播，因此光学波导不“包含”光信号的传播。波导仅影响光信号沿其路径或其路径附近的传播。波导结构中的缺陷通常导致光信号的一些光仅从波导传播而去。这导致引导的光信号中能量减小且信号完整性降低。因此，这种波导电路元件的重要设计目标是使它们具有尽可能少的过量损耗。由于通常级联Y形分支元件以生成更大的歧管(manifold)，因此即使每个Y形分支中的损耗百分比很小，也可能导致不良的电路损耗。

光学网络通常包括传输组件，这些传输组件被设计为在合理距离内传输波长带。波长带通常包括旨在用于多个客户/用户的信号。因此，单个光纤可以用于同时传输多个信号，随后划分这些信号以进行传送。类似地，在最终划分以进行路由和/或传送之前，合并各个信号以通过公共线路进行传输。因此，将各个带划分为的较小的波长范围，这些较小的波长范围对应于与各个用户(包括少量用户的聚合)相关的信号，并且复用和解复用功能可以用于用于公共线路的合并后的信号与用于与各个用户进行路由和/或交互的各个信号之间的转换。平面光波电路通常有效地用于许多光学功能，这些光学功能是用于波分复用的。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种平面波导结，包括至少一个输入波导部分、至少两个输出波导部分、以及将至少一个输入波导部分和至少两个输出波导部分光学连接的过渡波导部分。过渡区可以包括沿光路交替的间隙段和无间隙段。横向于光路的波导芯部段的间隙段与由光芯部中的间隙分开的至少两个输出波导部分相对应，并且无间隙部分具有横向连续芯部，该横向连续芯部的总宽度在间隙段处的芯部的横向宽度总和的±25％内。过渡部分可以具有至少3个间隙段和至少 3个无间隙段。

在另一方面中，本发明涉及一种光混频器，包括：a)弯曲波导，该波导包括输入波导部分、耦合部分和终止部分；以及b)Y形分路器，放置来在耦合部分处光学耦合到弯曲的波导。Y形分路器可以包括输入波导部分、过渡部分、第一输出部分和第二输出部分，其中过渡部分将输入波导部分与第一输出波导部分和第二输出波导部分光学连接。通常，输入部分包括从w的初始宽度变宽到2w+g的锥形。锥形可以被配置用于与弯曲的波导进行光学耦合，使得弯曲波导中的零阶模耦合到输出波导部分中的一阶模，并且其中过渡部分包括沿光路交替的间隙段和无间隙段，具有横向于光路的波导芯部的间隙段与由光核中的间隙分开的两个输出波导部分相对应，以及无间隙段具有横向连续芯部。