阵列波导光栅复用／解复用器新技术
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:476
张瑞君 |
(信息产业部电子第44研究所，重庆 400060) |
| 摘要：阵列波导光栅是正在迅速发展的密集波分复用网络关键器件之一应用的热点。本文综述了阵列波导光栅复用／解复用器的性能及新技术。 关键词：阵列波导光栅；密集波分复用；阵列波导光栅复用／解复用器 中图分类号：tn252 文献标识码：a 1引言
近年来，密集波分复用(dwdm)技术受到越来越多的关注，它以全新的方式，在现有的光纤通信基础上极大地扩大了容量。在dwdm系统中，最关键的元件就是波长复用／解复用器(mux／demuxl实现复用／解复用器的方法有许多，早期波分复用／解复用器基于光纤光学技术和微光学技术，诸如薄膜滤波器、浮雕光栅、光纤法布里--泊罗谐振器一类的光复用／解复用器在光特性、尺寸和批量生产方面有某些优点和缺点，需要更为实用和成本更低的dwdm复用／解复用器。
近年来，基于相位阵列波导光栅(awg)复用／解复用器迅速发展，awg复用／解复用器具有设计灵活、波长间隔小、信道数多、通道平坦、低偏振相关性、低的温度相关性、插入损耗低、滤波性能好、性能长期稳定、高可靠性、结构紧凑、价格便宜、小型化和易与光纤有效耦合等优点，很适合于超高速、大容量dwdm系统应用，并在构建大规模光网络方面具有极大的优势，作为光通信dwdm中有前途的候选者已受到极大关注。 2awg复用／解复用器性能 awg复用／解复用器由n个输人波导、n个输出是目前研究开发与波导、两个聚集平板波导和波导阵列组成。在awg中，任何工作频段内的输入光都将从一个确定的端口输出，这样就可以实现复用和解复用的功能。awg工作在高阶衍射区，对波长的分辨率可达纳米以上量级，此外，波导光栅是传输型光栅，输入输出波导可共用。
对awg复用／解复用器的要求是：信道串扰小、插人损耗小、可靠性好、易于集成。awg在实际应用时，重要特性要求为低偏振相关损耗(pdl)、稳定的中心波长、宽通带光谱响应、低插入损耗、低串扰和高可靠性。
目前已制作了由15nm信道间隔、8个信道到0．2nm信道间隔、256个信道的awg的各种复用器。表1为目前所制作的8~256个信道awg的光栅参数及性能。awg中心端口的在片损耗为2．1~3．5db。大型的awg获得了<-37db的背景串扰，其在片损耗为3．5db．(中心输出端口)~5．9db(边缘输出端口)。还开发出具有1000个通道的awg波分复用器。不仅满足日益猛增的需求，并将对dwdm及全光网络的发展产生重大影响。 3awg复用器／解复用器制作新技术
目前，awg复用器／解复用器制作新技术有很大进展，性能参数也有很大提高，还开发了控制低偏振相关损耗(pdl)、宽通带光谱响应、低插入损耗、低串扰的新技术和进行中心波长补偿、无热awg控制的新技术。 3．1 偏振不敏感技术
awg复用器／解复用器的最大缺点是偏振敏感性，在实际应用中须消除对偏振的敏感性。已有 入／2波片偏振模交换法、热扩散抑制法、掺杂浓度最佳化法等几种减小awg的偏振敏感性的技术。其中si基偏振不敏感awg波长复用器以制作在si衬底上的sio，基光波导(双折射sio2-geo2-sio，波导)awg为基础，通过将入／2石英片插入阵列波导中间来消除由波导双折射引起的偏振敏感性。为达到高的波长分辨率，光栅以115衍射级数工作。这种偏振不敏感性和高的分辨率成功复用了间隔为lnm的13个波长信道，并获得了0．3nm的通带宽度和-30db的串扰。
另一种偏振不敏感技术是采用氟甲基丙烯聚合物，已制作出信道间隔为0．65nih、14信道的awg复用器。其3db带宽为0．19nm，插入损耗为7．8~11db、相邻信道串扰<-20db，偏振导致的波长偏差为0．3nm，相当于3 × 10-5的双折射，几乎是偏振不相关的。 3．2 中心波长补偿技术
阵列波导的光程对中心波长影响很大。由于在制作期间所引起的折射率、波导尺寸及波导长度的变化，可产生较大中心波长漂移。为克服阵列波导光程对中心波长的影响，提出了一种基于新型光路和温度调节技术的新补偿方法：通过将附加的输入和输出端口适当地结合，在阵列波导中重新获得所希望的波前。即将输入端口之间的角度设计为输出端口角度的十分之九，可补偿工艺误码差所产生的较大中心波长漂移，如图1所示。采用plc研制的这种新型awg复用／解复用器，可控制中心波长和实现平坦通带光谱响应，并具低偏振相关性、低的温度相关性、高可靠性和小型化，3db通带宽度为一般awg的1．4倍，这种awg复用／解复用器非常适用于dwdm系统。<
张瑞君 | (信息产业部电子第44研究所，重庆 400060) | | 摘要：阵列波导光栅是正在迅速发展的密集波分复用网络关键器件之一应用的热点。本文综述了阵列波导光栅复用／解复用器的性能及新技术。 关键词：阵列波导光栅；密集波分复用；阵列波导光栅复用／解复用器 中图分类号：tn252 文献标识码：a 1引言
近年来，密集波分复用(dwdm)技术受到越来越多的关注，它以全新的方式，在现有的光纤通信基础上极大地扩大了容量。在dwdm系统中，最关键的元件就是波长复用／解复用器(mux／demuxl实现复用／解复用器的方法有许多，早期波分复用／解复用器基于光纤光学技术和微光学技术，诸如薄膜滤波器、浮雕光栅、光纤法布里--泊罗谐振器一类的光复用／解复用器在光特性、尺寸和批量生产方面有某些优点和缺点，需要更为实用和成本更低的dwdm复用／解复用器。
近年来，基于相位阵列波导光栅(awg)复用／解复用器迅速发展，awg复用／解复用器具有设计灵活、波长间隔小、信道数多、通道平坦、低偏振相关性、低的温度相关性、插入损耗低、滤波性能好、性能长期稳定、高可靠性、结构紧凑、价格便宜、小型化和易与光纤有效耦合等优点，很适合于超高速、大容量dwdm系统应用，并在构建大规模光网络方面具有极大的优势，作为光通信dwdm中有前途的候选者已受到极大关注。 2awg复用／解复用器性能 awg复用／解复用器由n个输人波导、n个输出是目前研究开发与波导、两个聚集平板波导和波导阵列组成。在awg中，任何工作频段内的输入光都将从一个确定的端口输出，这样就可以实现复用和解复用的功能。awg工作在高阶衍射区，对波长的分辨率可达纳米以上量级，此外，波导光栅是传输型光栅，输入输出波导可共用。
对awg复用／解复用器的要求是：信道串扰小、插人损耗小、可靠性好、易于集成。awg在实际应用时，重要特性要求为低偏振相关损耗(pdl)、稳定的中心波长、宽通带光谱响应、低插入损耗、低串扰和高可靠性。
目前已制作了由15nm信道间隔、8个信道到0．2nm信道间隔、256个信道的awg的各种复用器。表1为目前所制作的8~256个信道awg的光栅参数及性能。awg中心端口的在片损耗为2．1~3．5db。大型的awg获得了<-37db的背景串扰，其在片损耗为3．5db．(中心输出端口)~5．9db(边缘输出端口)。还开发出具有1000个通道的awg波分复用器。不仅满足日益猛增的需求，并将对dwdm及全光网络的发展产生重大影响。 3awg复用器／解复用器制作新技术
目前，awg复用器／解复用器制作新技术有很大进展，性能参数也有很大提高，还开发了控制低偏振相关损耗(pdl)、宽通带光谱响应、低插入损耗、低串扰的新技术和进行中心波长补偿、无热awg控制的新技术。 3．1 偏振不敏感技术
awg复用器／解复用器的最大缺点是偏振敏感性，在实际应用中须消除对偏振的敏感性。已有 入／2波片偏振模交换法、热扩散抑制法、掺杂浓度最佳化法等几种减小awg的偏振敏感性的技术。其中si基偏振不敏感awg波长复用器以制作在si衬底上的sio，基光波导(双折射sio2-geo2-sio，波导)awg为基础，通过将入／2石英片插入阵列波导中间来消除由波导双折射引起的偏振敏感性。为达到高的波长分辨率，光栅以115衍射级数工作。这种偏振不敏感性和高的分辨率成功复用了间隔为lnm的13个波长信道，并获得了0．3nm的通带宽度和-30db的串扰。
另一种偏振不敏感技术是采用氟甲基丙烯聚合物，已制作出信道间隔为0．65nih、14信道的awg复用器。其3db带宽为0．19nm，插入损耗为7．8~11db、相邻信道串扰<-20db，偏振导致的波长偏差为0．3nm，相当于3 × 10-5的双折射，几乎是偏振不相关的。 3．2 中心波长补偿技术
阵列波导的光程对中心波长影响很大。由于在制作期间所引起的折射率、波导尺寸及波导长度的变化，可产生较大中心波长漂移。为克服阵列波导光程对中心波长的影响，提出了一种基于新型光路和温度调节技术的新补偿方法：通过将附加的输入和输出端口适当地结合，在阵列波导中重新获得所希望的波前。即将输入端口之间的角度设计为输出端口角度的十分之九，可补偿工艺误码差所产生的较大中心波长漂移，如图1所示。采用plc研制的这种新型awg复用／解复用器，可控制中心波长和实现平坦通带光谱响应，并具低偏振相关性、低的温度相关性、高可靠性和小型化，3db通带宽度为一般awg的1．4倍，这种awg复用／解复用器非常适用于dwdm系统。<
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