聚合物阵列波导光栅波分复合器传输特性分析

＠ ２ ０ 中国 电子导
体
学
报
位置 ， 成 了解分 波复用 功 能 完
。 ＝ 一
鲁
（ ５ ）
３ 传 输 理 论
为 了便 于 描述 ， 们 首先 定 义器 件 中的参 数 名 我 称， ｎ为波导 芯层 的宽度 ， 波导 芯层 的厚 度 ， ６为 ｄ为 相 邻 阵列波导 间距 ． ． 分 别为 波 导芯 层和包 层 的 ｎ． 折 射 率． 和 ｎ 分别 为 平 板 波 导 的 Ｔ Ｍ。 和 矩 形 模
２ 阵 列 波导 光 栅 波 分 复 用 器 ／ 复 用 解 器 的基 本 结 构
ＡＷＧ 波 分 复 用 器 的基 本 结 构 由输 入 出通 输 道、 ＡＷＧ 和 连 接 它 们 的 平 板 波 导 组 成 ， 图 １所 如
２ ０ ９ｉ ０ １０ ９收 到 ，０ １１ 稿 ２ ０ ２ １ ９定
再 受到 限制 ， ＡＷＧ 的接 收端 ， 散光 波与 阵列 波 在 发 导耦台 进 入波导 阵列 ． 相邻 的 阵列波 导 具有 相 同的 长 度差 ， 相邻 的阵 列波 导后 ， 经 产生 了 相 同相 位差 ， ＡＷＧ 的出 射光 在 输 出平 板 波导 产 生衍 射 ， 于是 不 同波 长的光被 输 出平 板 波导聚 焦到不 同的输 出通 道
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第 ２ 卷 第 ６期 ３
２０ 年 ６ ０２ 月
半
导
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学
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Ｖ ｏ ．２ Ｎｏ．６ １ ３．
ＣＨＩ ＮＥＳ ＯＵＲＮＡＩ ＥＪ ＯＦ Ｓ Ｍ Ｉ Ｅ ＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ
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聚 合 物 阵列 波 导光 栅 波 分 复 用器 传 输 特性 分 析
中 图分 类 号 ：Ｔ １ ． Ｎ８ ４ ６
文献 标 识 码 ：Ａ
文 章鳊 号 ：０ ５ １ ７２ ０ ）６０ １ ５ ２ ３４ （０ ２ ０—６ ９０ ７
１ 前 言
波分 复用 技 术 （ Ｍ ） 实 现光纤 大容 量传 输 ＷＤ 是 的有效 途径之 一 ， 阵列 波导光栅 （ ＡＷＧ） 波分复 用器 是 光通 信波 分复用 系统 中 的关 键器 ． ＡＷＧ 波 分复用 器 具 有 复用 、 复 用 、 下 路 由 、 解 上 光交 叉互 连 等功能 ． 同时 ， 它还 具有 其它波 分复用 器 件不 具备 的 优点 ， 如容 易集 成 、 长间 隔小 、 号通 道多 、 波 信 串扰低 等． 内外 已有 很 多关 于 ＡＷＧ 波 分 复用 器 方 面研 国 究 的报 道【 ． ５ ］
郭文 马 陈 友 滨 春生 维 张大 陈 明 开鑫 赵 崔占 刘 墉 禹 臣 式
（ 吉林 大 学 电 子科 学 与工 程 学 院 集 成 光 电子 学 国 家 重点 实验 室 ，长 春 １ ０ ２ ３０ ３
摘 要 ： 对一种 中心 波长为 １ ５ｐ 波长间隔为 １ ｎ 的聚合物阵列 波导 光栅 波分复用器 ． 针 ． ５ ｍ、 ６ｍ 对其 功率 分布、 分波渡 谱、 自由光谱区（ Ｓ 、 射效率 、 Ｆ Ｒ）衍 串扰等进行了详细的分析． 并对 波导芯尺寸 、 相部阵列 波导 间距、 衍射级数 、 阵列
ｉ 一Ｎ ＝
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一
最 近 ， 合 物 ＡＷＧ 以 其 制 造 容 易 、 输 损 耗 聚 传 低 、 式 双折 射 小 、 度 依赖 性 好 等优 点 引起 了 模 温
极大 的关 注． 然 国外 有 很 多这 方 面 的报 道口 ］ 虽 ， 但 国 内的研究 还 处于起 步 阶段 ， 本文分 析 了一种聚 合物 ＡＷＧ 波分 复用器 的传 输特 性 ， 对器 件 的有关 参数进 行 了优化 ， 找到 了符合 实 际条件 要 求 的器 件 尺寸 ， 到优 化器 件结 构设 计 达
Ｅｏ ＝ ０ ０ 口ｘ ｓ
（） ６
（） ７
波导 的 Ｅ。 的有效 折 射 率 ， 是群 折 射率 ， 是衍 舌 模 ‰
射 级数 ， 和 分别 为 自由空间 的 波长 和中心 波长 ． ＾ △ 是 波长 间 隔 ， 和 ０ 分 别 为 输入 角 和输 出角． Ｆ 为平 板波 导 焦距 ， Ｓ 为 自由光 谱 区． ，为 相邻 阵 ＦＲ △Ｊ 列波 导 长 度 差 ． 是 相 邻 波 导 角 间 隔． ＡＷＧ 波 △ 在 分复用 器 中有 以下 的基 本关 系式＿ ｌ ：
３ １ 电场 和功 率分 布 ． 第 ｉ 输入 通 道在输 入 平板 波导 中 的相对 电场 个
和功 率分 布 可 以表示 为 ： Ｅ（）＝ Ｅ （）ｘ ［ ｄｉＯ 口 。Ｏｅ ｐｊ ｉｓ ］ ｋ ｎ
Ｐ （ ）一 ｌ （） ＝ Ｅ （）一 Ｐ。口 丘 ｌ （） 式 中
的 目的，
０ Ⅳ
＝
图 １ 阵 列 波 导 光 栅复 用 器 结 构 示 意 图
Ｆｉ ． Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｄ ａ ｒ ｍ ｆａｌＡＷ Ｇ ｌ ｐ ｅ ｅ ｇ１ ｃ ｅ ｔ ｉｇ ａ ｏ ｌ ｃ ｍｕ ｔ ｌｘ ｒ ｉ
示． 由于器 件 是 对 称 结 构 ， 里 只 给 出 了 结 构 的一 这 半． 一束 含有 不同波 长 的复光通 过输 入波导 ， 入平 进 板波导 中 的 自由传播 区． 输入 波导 中 ， 波受 到横 在 光 向限制 ， 而进 入 自由传播 区 以后 ， 束 横 向发 散 ， 光 不
波 导 数 等 参 量 进 行 了优 化 ． 到 了器 件 实 际设 计 所 需 要 的相 应 的 参 数 值 ， 而 达 到 优 化 器 件 设 计 的 目的 ． 得 从
关 键 词 ：阵 列 波 导 光 栅 （ ＷＧ） Ａ ；波 分 复 用 器 衍射效率 ；串扰
ＥＥＡＣ Ｃ ： ４ ０； ４１ １３ ４０