本發(fā)明涉及光通信器件領(lǐng)域，具體是涉及一種基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器及方法。

背景技術(shù)：

超寬帶寬3dB分合束器是光通信中偏振復(fù)用等應(yīng)用的一個重要器件。目前使用的3dB分束器主要有：Y分支3dB分束器、1×2多模干涉儀、基于消逝場的3波導(dǎo)分束器。

Y分支3dB分束器雖然可以實現(xiàn)超寬帶寬的3dB分束，但是由于存在重要的精細(xì)結(jié)構(gòu)，所以需要很高的加工精度，成本很高。

1×2多模干涉儀的主要缺點(diǎn)是帶寬不寬，需要針對不同波段分別設(shè)計。

基于消逝場的3波導(dǎo)分束器應(yīng)用了3個梯形的波導(dǎo)，入射波導(dǎo)收窄到相當(dāng)小的程度，使光泄露后進(jìn)入兩個出射波導(dǎo)，這種結(jié)構(gòu)雖然可以做得非常短，但也存在重要的精細(xì)結(jié)構(gòu)，所以也需要很高的加工精度，成本很高。

因此，現(xiàn)有的3dB分合束器需要很高的加工精度、加工成本高，或者帶寬較窄。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬3dB分合束，且不需要很高的光刻精度，工藝復(fù)雜度低，成本低。

本發(fā)明提供一種基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器，該3dB分合束器包括軸對稱波導(dǎo)、第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)、第一彎曲波導(dǎo)、第二彎曲波導(dǎo)，軸對稱波導(dǎo)的對稱軸與傳播方向平行，軸對稱波導(dǎo)在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到一定寬度；第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)對稱布置在軸對稱波導(dǎo)的兩側(cè)，在定向耦合區(qū)，第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)的寬度均逐漸加寬；第一彎曲波導(dǎo)與第一梯形波導(dǎo)連接，連接處寬度相等；第二彎曲波導(dǎo)與第二梯形波導(dǎo)連接，連接處寬度相等；第一彎曲波導(dǎo)、第二彎曲波導(dǎo)沿軸對稱波導(dǎo)的對稱軸對稱布置。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，入射光由3dB分合束器的一端入射，進(jìn)入軸對稱波導(dǎo)，在定向耦合區(qū)，對稱的耦合到第一梯形波導(dǎo)與第二梯形波導(dǎo)中；當(dāng)?shù)谝惶菪尾▽?dǎo)與第二梯形波導(dǎo)的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；第一梯形波導(dǎo)中的光由第一彎曲波導(dǎo)引出，第二梯形波導(dǎo)中的光由第二彎曲波導(dǎo)引出，最終從3dB分合束器的另一端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB分束。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，入射光由3dB分合束器的另一端入射，分別進(jìn)入第一彎曲波導(dǎo)、第二彎曲波導(dǎo)，第一彎曲波導(dǎo)中的光入射到第一梯形波導(dǎo)中，第二彎曲波導(dǎo)中的光入射到第二梯形波導(dǎo)中，第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)中的光在傳播過程中逐漸耦合到軸對稱波導(dǎo)中，當(dāng)?shù)谝惶菪尾▽?dǎo)與第二梯形波導(dǎo)的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；最終從軸對稱波導(dǎo)左端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB合束。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述軸對稱波導(dǎo)在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到不小于制作工藝最小制作線寬的寬度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在定向耦合區(qū)，所述第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)的寬度均由不小于制作工藝最小制作線寬的寬度逐漸加寬。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用在上述3dB分合束器的基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束方法，包括以下步驟：

入射光由3dB分合束器的一端入射，進(jìn)入軸對稱波導(dǎo)，在定向耦合區(qū)，對稱的耦合到第一梯形波導(dǎo)與第二梯形波導(dǎo)中；當(dāng)?shù)谝惶菪尾▽?dǎo)與第二梯形波導(dǎo)的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；第一梯形波導(dǎo)中的光由第一彎曲波導(dǎo)引出，第二梯形波導(dǎo)中的光由第二彎曲波導(dǎo)引出，最終從3dB分合束器的另一端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB分束；

入射光由3dB分合束器的另一端入射，分別進(jìn)入第一彎曲波導(dǎo)、第二彎曲波導(dǎo)，第一彎曲波導(dǎo)中的光入射到第一梯形波導(dǎo)中，第二彎曲波導(dǎo)中的光入射到第二梯形波導(dǎo)中，第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)中的光在傳播過程中逐漸耦合到軸對稱波導(dǎo)中，當(dāng)?shù)谝惶菪尾▽?dǎo)與第二梯形波導(dǎo)的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；最終從軸對稱波導(dǎo)左端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB合束。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述軸對稱波導(dǎo)在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到不小于制作工藝最小制作線寬的寬度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在定向耦合區(qū)，所述第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)的寬度均由不小于制作工藝最小制作線寬的寬度逐漸加寬。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)本發(fā)明中的軸對稱波導(dǎo)在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到一定寬度；第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)對稱布置在軸對稱波導(dǎo)的兩側(cè)，第一梯形波導(dǎo)、第二梯形波導(dǎo)的寬度均逐漸加寬；第一彎曲波導(dǎo)與第一梯形波導(dǎo)連接，連接處寬度相等；第二彎曲波導(dǎo)與第二梯形波導(dǎo)連接，連接處寬度相等；第一彎曲波導(dǎo)、第二彎曲波導(dǎo)沿軸對稱波導(dǎo)的對稱軸對稱布置。當(dāng)耦合區(qū)的長度足夠長時，波導(dǎo)寬度變化較慢，耦合過程是絕熱的，即可實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合。

(2)器件不存在精細(xì)尺寸，不需要很高的光刻精度，工藝復(fù)雜度低，容差大，成品率高，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器的俯視圖。

圖2是圖1的主視圖。

圖3是圖1沿A-A方向的剖視圖。

圖4是圖1沿B-B方向的剖視圖。

附圖標(biāo)記：1-軸對稱波導(dǎo)，2-第一梯形波導(dǎo)，3-第二梯形波導(dǎo)，4-第一彎曲波導(dǎo)，5-第二彎曲波導(dǎo)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器，包括軸對稱波導(dǎo)1、第一梯形波導(dǎo)2、第二梯形波導(dǎo)3、第一彎曲波導(dǎo)4、第二彎曲波導(dǎo)5，軸對稱波導(dǎo)1的對稱軸與傳播方向平行，軸對稱波導(dǎo)1在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到一定寬度；第一梯形波導(dǎo)2、第二梯形波導(dǎo)3對稱布置在軸對稱波導(dǎo)1的兩側(cè)，在定向耦合區(qū)，第一梯形波導(dǎo)2、第二梯形波導(dǎo)3的寬度均逐漸加寬；第一彎曲波導(dǎo)4與第一梯形波導(dǎo)2連接，連接處寬度相等；第二彎曲波導(dǎo)5與第二梯形波導(dǎo)3連接，連接處寬度相等；第一彎曲波導(dǎo)4、第二彎曲波導(dǎo)5沿軸對稱波導(dǎo)1的對稱軸對稱布置。

本發(fā)明實施例還提供一種應(yīng)用在上述3dB分合束器的基于梯形波導(dǎo)定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束方法，包括以下步驟：

入射光由3dB分合束器的一端入射，進(jìn)入軸對稱波導(dǎo)1，在定向耦合區(qū)，對稱的耦合到第一梯形波導(dǎo)2與第二梯形波導(dǎo)3中；當(dāng)?shù)谝惶菪尾▽?dǎo)2與第二梯形波導(dǎo)3的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即可實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；第一梯形波導(dǎo)2中的光由第一彎曲波導(dǎo)4引出，第二梯形波導(dǎo)3中的光由第二彎曲波導(dǎo)5引出，最終從3dB分合束器的另一端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB分束。

入射光由3dB分合束器的另一端入射，分別進(jìn)入第一彎曲波導(dǎo)4、第二彎曲波導(dǎo)5，第一彎曲波導(dǎo)4中的光入射到第一梯形波導(dǎo)2中，第二彎曲波導(dǎo)5中的光入射到第二梯形波導(dǎo)3中，第一梯形波導(dǎo)2、第二梯形波導(dǎo)3中的光在傳播過程中逐漸耦合到軸對稱波導(dǎo)1中，當(dāng)?shù)谝惶菪尾▽?dǎo)2與第二梯形波導(dǎo)3的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即可實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；最終從軸對稱波導(dǎo)1左端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB合束。

在實際應(yīng)用中，軸對稱波導(dǎo)1在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到不小于制作工藝最小制作線寬的寬度。在定向耦合區(qū)，第一梯形波導(dǎo)2、第二梯形波導(dǎo)3的寬度均由不小于制作工藝最小制作線寬的寬度逐漸加寬。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明實施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。