CN1302130A - 阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器和光波导电路 - Google Patents

Abstract

一种阵列波导光栅类型的光多路复用器/多路分离器,它的1分贝带宽很宽,波纹很小,邻频串扰能够得到控制。在基片上形成波导形成部分。这一波导形成部分包括光输入波导、第一个平板波导、包括并列放置的多个信道波导的阵列波导、第二个平板波导、和多个并列放置的光输出波导。在至少一个或多个光输入波导的输出端放置比光输入波导窄的一段单模式直波导。在直波导输出端放置其宽度在朝着阵列波导的方向上逐渐增大的一段多模式梯形波导。

Description

阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器和光波导电路

相关文献的交叉引用

本申请涉及1999年12月27日提交的日本专利申请11-370602、2000年3月3日提交的日本专利申请2000-58646以及2000年4月4日提交的日本专利申请2000-102473，并要求享受这些专利申请的优先权，这里将这些专利申请的全部内容引入作为参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及在光通信领域和类似领域里使用的一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，以及一种光波导电路。

发明背景

最近，在光通信领域里，人们正积极地将光信号波分复用通信的研究和开发作为迅速提高传输容量的一条途径，研究结果正在投入应用。光信号波分复用通信采用，例如，多个光束的波分复用技术来发射光信号，这多个光束中每一个光束的波长都不相同。对于采用这种光信号波分复用通信技术的***，光信号多路复用器/多路分离器是必不可少的，光信号多路分离器将经过了波分复用用来发射的光信号分离开来，获得多个光束，每个光束的波长都不相同，光信号多路复用器将波长互不相同的多个光束复合到一起。

这种光信号多路复用器/多路分离器最好具有以下能力。首先，它应当在预先设定的波长范围内，将波长间隔尽可能窄的光信号复合到一起，并能将它们分离开来。其次，在要复合/分离的光束的中心波长附近，随波长的变化应当非常平坦。第三，也是最后，在传递的一个波长的信号跟传递的另一个相邻波长的信号之间，串扰应当很小(以后叫作邻频串扰)。

在需要的前面列出来的能力中，第一个能力是通过，例如，一种阵列波导光栅(AWG)类型的光信号多路复用器/多路分离器来获得的。例如，象图19A所说明的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，是通过在基底11上形成具有波导结构的一种光波导单元10来获得的。

上述波导结构包括一个或者多个并列的光输入波导12、跟光输入波导12的输出端连接的第一个平板波导13、跟第一个平板波导13的输出端连接的一个阵列波导14、跟阵列波导14的输出端连接的第二个平板波导15以及并列放置并跟第二个平板波导15的输出端连接的多个光输出波导16。

从第一个平板波导13输出的光信号在阵列波导14中传播，阵列波导14是并列放置的多个信道波导14a。相邻信道波导14a的长度互不相同，它们之间具有预先设置的长度差(DL)。光输入波导12和光输出波导16具有相同的尺寸。

光输出波导16的数量是，例如，按照阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器对光信号进行多路分离要获得多少波长互不相同的光束来决定的。构成阵列波导14的信道波导14a常常数量很大，例如有100个。但是，图19A被简化了，图19A中信道波导14a、光输出波导16和光输入波导12的个数不能反映实际数目。

图19B示意性地说明了图19A中放大了的用点划线A圈出来的一块区域。如图19B所示，在背景技术中的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，光输入波导12的直输出端直接跟第一个平板波导13的输入端相连。类似地，光输出波导16的直入口端直接跟第二个平板波导15的输出端相连

例如，光输入波导12跟发射信号一侧的光纤(没有画出)相连，从而将经过了波分复用的光信号引入这些光输入波导12。经过了光输入波导12并引入第一个平板波导13以后，这束光因为其中的衍射效应而衍射，并输入阵列波导14，沿着阵列波导14传播。

经过了阵列波导14以后，这束光到达第二个平板波导15，然后在第二个平板波导15的输出端汇聚。由于在阵列波导14的相邻信道波导14a之间在长度上预先设置了差别，因此，经过了阵列波导14的不同光束具有不同的相位。来自阵列波导14的许多光束的相位波前根据这一差别发生倾斜，光束会聚的位置由这一倾斜的倾斜角决定。因此，具有不同波长的光束在不同的位置上汇聚。通过在这些位置上形成光输出波导16，具有不同波长的光束可以从它们对应的为相应波长准备的光输出波导16中输出。

举例说来，如图19A所示，经过了波分复用，波长为l1、12、13、……、1n(n是大于或等于2的一个整数)的光束被分别输入光输入波导12中的一个光波导。在第一个平板波导13中光束被衍射，到达阵列波导14并通过阵列波导14和第二个平板波导15。然后，如上所述，这些光束分别在由波长决定的不同的位置汇聚，进入不同的光输出波导16，经过对应的光输出波导16，并从光输出波导16的输出端输出。具有不同波长的光束通过跟光输出波导16的输出端连接的光纤(没有画出)输出。

在这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，光栅波长分辨力的提高跟阵列波导14中信道波导14a之间的长度差(DL)成正比。当这一光信号多路复用器/多路分离器具有很大的DL时，就可能对光进行多路复合/多路分离，从而以狭窄的波长间隔实现波分复用。然而，在背景技术里，能够进行多路复合的光信号的波长间隔有多窄有一个限度。光信号多路复用器/多路分离器能够对多个信号光束进行多路复合/多路分离。对波长间隔为1纳米或者更小的多个光信号进行多路分离或者多路复合的能力，对于高密度的光信号波分复用通信而言，注定是必不可少的。

为了使上述阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器能够具有光信号多路复用器/多路分离器所需要的第二个能力，也就是说，在中心波长上获得平坦的响应，并拓宽光输出波导16中心波长光信号的3分贝带宽(3分贝通带宽度)，已经提出了具有图20A和20B所示结构的一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。如图20A所示，提出的这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，跟图19A所示背景技术中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的结构基本相同，只有光输入波导12的输出端具有不同的结构，如图20B和21所示。

在公开号为Hei 8-122557的日本专利申请中公开了图20A和图20B所示的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。在这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，在每一个光输入波导12的输出端形成一个象缝隙一样的波导50。如图21所示，这个象缝隙一样的波导50有一个锥形波导部分2A，随着锥形角q的增加，它的宽度逐渐增加。在锥型波导部分2A的中心有一个梯形缝隙19，这样就形成了相互分离的两个狭窄波导部分81和82。在图21中，  向着第一个平板波导13的方向，两个狭窄波导部分81和82之间的距离逐渐增大，左手边的距离标为CW，右手边的距离标为SW。

根据公开号为Hei 8-122557的日本专利申请，在这一申请公开的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，要被这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器多路复合和多路分离的光信号的3分贝带宽可以得到展宽。这可以通过，例如，图22所示损耗随波长的变化特性来证实。

还有人提出了阵列波导光栅类型光信号多路复用器/多路分离器的其它波导结构。如图23所示，这种另外的波导结构有一个抛物锥型波导20，跟每一个光输入波导12的输出端相连。如图24所示的另一种波导结构有一个多模式接口波导21，跟每一个光输入波导12的输出端连接。

图23所示的结构是NTT在公开号为Hei 9-297228的日本专利申请中提出的阵列波导光栅的结构。图24所示的结构是贝尔通信研究公司在标题为“集成光滤波器的通带平整”的第5629992号美国专利中提出的结构。

然而，具有图20A、20B和21所示，具有象缝隙一样的波导50的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的结构并不简单，这样，就出现了问题，生产出来的不同波导的参数会不同，因而会导致其性能也不相同。除此以外，尽管这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器确实展宽了3分贝带宽，但是，当展宽3分贝带宽，以便展宽1分贝带宽的时候，波纹(见，例如，图22中的区域B)也会增大，这里的1分贝带宽是相对于波长的平坦度的另一个度量，波纹是相对于波长的平坦度的又一个度量。还发现在这个波纹两边，1分贝带宽分成了两个部分，得到的是变窄了的1分贝带宽，而且，作为光信号多路复用器/多路分离器必须具备的第三个能力的邻频串扰抑制能力更差。

发明简述

本发明致力于解决背景技术中存在的上述问题和其它问题，因此，本发明的一个目的是提供一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，其中的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小，成品率很高。

为了这些目的和其它目的，本发明致力于可以应用于阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器的一种光波导。根据本发明，这种光波导是一种单模式波导，和跟这种单模式波导相连，用来实现多模式的一种多模式波导。这种多模式波导是一种多模式加宽波导，它的宽度在朝着阵列波导的方向上逐渐增大。这种多模式加宽波导的形状可以是梯形，可以跟宽度不变的波导相连，这一宽度不变波导的宽度小于梯形波导的底。除此以外，这一多模式波导自己也可以有一段宽度不变的波导，跟单模式波导相连。

因此，为了上述目的和其它目的，本发明采用一段多模式波导，它的宽度在朝着阵列波导的方向上逐渐增大，比方说，光输入波导一个输出端上的梯形波导。因此本发明能够提供一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，它的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小。

可以在例如光输入波导和梯形波导之间放置宽度比光输入波导窄的一段直波导。由于存在这段直波导，如果光输入波导有一段弯曲的部分，而且在光经过了这一段弯曲部分以后，光密度分布的中心位置偏离了光输入波导宽度方向上的中心，光密度分布的中心位置可以在光沿着这段直波导传播的时候移到直波导的中心位置上去。这样，光密度分布的中心位置就可以在光输入梯形波导的时候在梯形波导宽度方向上的中心点上。

这种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器也可以通过利用光电路的互易性来形成。因此，有可能获得这样一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，当其中至少一部分波导的宽度朝着阵列波导的方向增大的一段多模式波导跟每一段光输出波导的输入端连接的时候，这种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小。这种宽度渐增波导的一个实例是梯形波导，它比光输出波导宽，而且它的宽度在朝着阵列波导的方向上渐增。

上面描述的本发明中的波导并没有复杂的结构，而是结构简单。因此，制作起来非常容易，它使得阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器具有很高的成品率。

附图简述

通过以下详细描述，同时参考附图，会更好更全面地理解本发明及其相关优点，在这些附图中：

图1A和1B是说明本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的一个实施方案的结构示意图；

图2是说明本发明一根光输入波导输出端结构细节的一个示例性示意图；

图3是说明阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的一个实施方案中损耗随波长变化的特性的一个示意图；

图4是一个说明性的示意图，它说明光沿着本发明第一个实施方案中所述光输入波导、直波导和梯形波导传播的时候，光幅度分布的三维模拟结果；

图5说明第一个实施方案中梯形波导输出端光的幅度分布；

图6是一个说明性的示意图，它说明在本发明第一个实施方案的阵列波导光栅类型光信号多路复用器/多路分离器的一个实例中，光沿着光输入波导、直波导和梯形波导传播的过程中光幅度分布的三维模拟结果；

图7说明图6所示梯形波导输出端的光幅度分布；

图8是一个说明性的示意图，它说明本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器第二个实施方案中光输入波导输出端的结构；

图9是一个说明性的示意图，它说明第二个实施方案中光沿着光输入波导和梯形波导传播时，光幅度分布的三维模拟结果；

图10说明第二个实施方案中梯形波导输出端的光幅度分布；

图11A和11B说明本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的第三个实施方案，其中的图11A原理性地说明光输入波导输出端的结构，11B原理性地说明其中的细节；

图12是一个说明性的示意图，它说明在第三个实施方案中，沿着连接光输入波导和梯形波导的波导传播的光幅度分布的三维模拟结果；

图13说明第三个实施方案中梯形波导输出端光的幅度分布；

图14说明第三个实施方案的一个实例中，梯形波导输出端光的幅度分布；

图15是一个说明性的示意图，它说明在本发明阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的第四个实施方案中，光输入波导输出端的结构；

图16是一个说明性的示意图，它说明第四个实施方案中光沿着所述光输入波导、一段等宽波导和一段梯形波导传播的时候，光幅度分布的三维模拟结果；

图17说明第四个实施方案中梯形波导输出端的光幅度分布；

图18说明第四个实施方案的损耗随波长变化的特性；

图19A和19B都是说明性的示意图，它们说明现有技术中一般阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的结构；

图20A和20B是说明性的示意图，它们说明现有技术中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的一个实例；

图21是一个说明性的示意图，它说明图20A和20B所示的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，光输入波导输出端的结构；

图22说明图20A和20B所示阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的损耗随波长变化的特性；

图23是一个说明性的示意图，它说明现有技术中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，光输入波导输出端的结构；

图24是一个说明性的示意图，它说明现有技术中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，光输入波导输出端结构的另一个实例；

图25说明图20A、20B和21所示结构中，象缝隙一样的波导的输出端的光幅度分布；和

图26说明光沿着图22所示结构的光输入波导和抛物锥形波导传播的时候，光幅度分布的三维模拟结果；

图27是一个说明性的示意图，它说明光沿着图24所示结构的光输入波导和多模式接口波导传播的时候，光幅度分布的三维模拟结果；和

图28说明图24所示结构的多模式接口波导输出端光的幅度分布。

优选实施方案详述

下面将参考附图来描述本发明的实施方案。在对这些实施方案的描述中，相同的引用符号用来表示具有相同名称的部件，不会对它进一步说明。

如上所述，现有技术已经公开了一些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，比方说图19～24所说明的那些。然而，现有技术中所有这些阵列波导光栅类型的多路复用器/多路分离器都有前面介绍过的缺点。图20和21所示装置的一个缺点是制作象缝隙一样的波导50非常困难，精确地制作一致性好的缝隙一样的波导50尤其困难。

本发明的发明人在实验中制作了5个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，以便了解具有图21所示缝隙一样的波导50的阵列波导类型的光栅的特性。实验中制作的这些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器在图21中的W2、CW和SW，以及阵列波导类型的光栅的相对折射指数差取以下值。

在实验中制作的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，图21所示变量的值为：每一个光输入波导12的波导宽度W1=6.5微米；锥型波导部分2A的锥角q=0.4°；锥型波导部分2A和窄波导部分8之间连接点处窄波导部分8之间的距离CW=2.0微米；窄波导部分8和第一个平板波导13之间连接处上窄波导部分8之间的距离SW=4.0微米；缝隙一样的波导50和第一个平板波导13之间连接处的宽度W2=15.0微米。

根据第Hei 8-122557号日本专利申请的内容，加宽3分贝带宽的条件是将距离SW跟宽度W2的比，也就是SW/W2，从0.2调整到0.6。于是，在实验中制作的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，距离SW跟宽度W2的比，SW/W2，被设置成满足这一条件。

在实验中制作的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，所有波导的高度都相同，为6.5微米，相对折射指数差被设置为0.8％，频率被设置成100GHz(1.55微米频带内大约0.8纳米的间隔)。于是，本发明的发明人研究了实验中制作的这些阵列波导类型的光栅，研究结果在表1中给出。

表1

	3分贝带宽(纳米)	1分贝带宽(纳米)	波纹(分贝)	邻频串扰(分贝)
					样本1	0.59	0.20	1.4	-17
样本2	0.56	0.42	0.6	-23
					样本3	0.51	0.38	0.7	-25
样本4	0.63	0.22	1.5	-15
					样本5	0.50	0.35	0.5	-26

在表1里，邻频串扰是在相对于中心波长0.8±0.1纳米波长范围内最差的串扰。

从图1可见，尽管每一个样本中缝隙一样的波导50被设计成具有相同的尺寸，但是这5个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器(样本1到5)的性能却大起大落。这是因为制作的这5个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器缝隙一样的波导50的实际尺寸互不相同，因为精确地制作这样小尺寸的波导非常困难。也就是说，制作这5个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的时候，由于要制作的具体结构尺寸非常小，无法做到高精度。具有较大3分贝带宽的样本具有更大的波纹，而且它的邻频串扰比其它的要严重。在样本1和4中，波纹超过了1分贝，这样，1分贝带宽就被分开了，使得1分贝带宽变窄了。

总而言之，根据波分复用传输***对光信号多路复用器/多路分离器的性能的要求，1分贝带宽应当是0.3～0.4纳米或者更大，波纹应当是0.5分贝或者更小，邻频串扰应当是-26分贝或者更小。于是，如果设定了这样一个标准，从而使1分贝带宽是0.35纳米或者更大，波纹是0.5分贝或者更小，邻频串扰是-26分贝或者更小，那么表1中样本1～5中的4个样本就注定是次品，能够接受的产品的成品率就只有1/5(。如果修改这一标准，从而使1分贝带宽是0.4纳米或者更大，那么表1中所有样本1～5都是不能接受的。

按照以上观点，本发明的发明人进行了一次模拟，寻找阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的一种结构，这种光信号多路复用器/多路分离器具有第一到第三项能力。在这一模拟中，采用了图21所示阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器结构，并采用了已知光束传播方法来模拟从缝隙一样的波导50的输出端输出进入第一个平板波导13的光的电场幅度分布(光幅度)。从这些模拟结果，得到了以下结论。

模拟得到的光幅度分布具有图25所示的两个峰，当这两个峰之间的距离c增大时，3分贝带宽就增大。因此，3分贝带宽随着距离c的改变迅速改变。当两个峰之间的谷部分b(光幅度分布中心附近的一部分)加深的时候，波纹就增大。本发明的发明人还发现随着距离c的增加，谷部分b自然地加深。加宽了的3分贝带宽增大了波纹，而如果波纹超过了例如1分贝，那么1分贝带宽就被分开了，使得1分贝带宽变窄。

结果是，在图20A、20B和21所示的现有技术结构里，如果设计允许距离c增大，那么3分贝带宽就可以加宽，但是波纹也会增大，从而使1分贝带宽变窄。

本发明的发明人还推断，邻频串扰是在平缓底部a1和a2的影响下产生的。

根据这一推断，本发明的发明人已经想出了一种方法来加宽1分贝带宽，降低波纹并控制邻频串扰。具体而言，本发明的发明人认为，如果从阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的光输入波导输出进入第一个平板波导的光幅度分布，在第一个平板波导的入口，跟以下光幅度分布形状相吻合，就能得到有利的结果。

也就是说，如果图25中即将进入第一个平板波导的光的幅度分布的形状中谷部分b很浅，图25中的距离c(两端的峰之间的距离)很大，而且没有图25所示的任何平缓的底部a1、a2，就能获得以上效果。本发明的发明人还发现，在图21所示的结构里，两个狭窄波导部分8之间很大的距离和很大的宽度对1分贝带宽内起伏、波纹和邻频串扰的影响特别大。所以，本发明的发明人认为在光输入波导输出端上更好的光波导电路结构是不包括图21所示的缝隙的结构。

通过利用光束传播方法进行模拟，本发明的发明人还获得了背景实例中光的幅度分布，在图23和24中给出。在这一模拟中，每一个光输入波导12的宽度W1都被设置成6.5微米，抛物锥型波导20的长度L8被设置成900微米，抛物锥型波导20输出端的宽度W8被设置成50微米，多模式接口波导21的长度L9被设置成500微米，多模式接口波导21的宽度W9被设置成25微米。

结果是，图23所示结构中的光幅度分布跟图26所说明的一样，图24所示结构的光幅度分布跟图27所说明的一样。

具有抛物锥型波导20的结构中，光的幅度分布的峰从2降到了1，如图26所示。另一方面，具有多模式接口波导21的结构中，光的幅度分布在多模式接口波导21输出端有三个峰，如图27所示。而这一形状对于提高底部a1和a2并不是很有效，如图28所示。

更进一步，发现抛物锥型波导20很难按照设计意图形成，因为它的斜线是弯曲的。这一点使得成品率很低。

于是，本发明的发明人又得出结论，提出的图23和24所示的两种结构都不能具备光信号多路复用器/多路分离器的第一项到第三项必备的能力。

为了得到阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的结构，这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小，本发明的发明人将注意力集中在光输入波导和第一个平板波导之间连接点的结构上，进行了各种的尝试。

作为这些尝试的结果，本发明的发明人发现了一种方法，用这种方法能够获得从光输入波导输出进入第一个平板波导的光的更可取的光幅度分布。通过将宽度足以实现多模式的多模式波导跟至少一个或者多个光输入波导的输出端相连，构成朝着阵列波导的方向至少一部分多模式波导的宽度逐渐增大的波导，获得了这一更好的光幅度分布，在这一光幅度分布中，峰之间的距离c’很大，谷部分b’很浅，底部被消掉，如图5所示。

更具体地说，朝着第一个平板波导方向的宽度逐渐增大的一段梯形波导跟光输入波导的输出端相连，梯形波导的上底(面对光输入波导的一侧)比光输入波导宽，从而使梯形波导在它的整个长度上都比光输入波导宽。这样一来使得从光输入波导输出进入第一个平板波导的光的幅度分布在第一个平板波导的入口形成，例如，如图5所示的形状，成为可能。

本发明的发明人认为，这一现象的机理如下。通过将进入梯形波导的光入口上的归一化频率设置成2.4或者更多，沿着这一梯形波导，光被展宽，成为多模式光幅度分布。然后，这束光沿着这一梯形波导传播，同时改变光的幅度分布。因为朝着阵列波导的方向这一梯形波导的宽度不断增大，所以，光在传播的同时，削掉了光幅度分布的底部(改善了底部的上升)，增加了光幅度分布的峰之间的距离c’。

根据以上研究结果，本发明将这一多模式波导，比方说前面描述过的梯形波导，放置在光输入波导的输出端，朝着阵列波导的方向，这一多模式波导的宽度不断增加。这使得从光输入波导输出进入第一个平板波导的光幅度分布，在第一个平板波导的入口形成，例如，图5所示的形状成为可能。在获得的光幅度分布中，两端上峰之间的距离c’很大，而且没有图25所示的任何平缓的底部a1、a2。因此，本发明能够提供这样一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，它的1分贝带宽很宽，波纹b’很小，邻频串扰很小。

可以在，例如，光输入波导和梯形波导之间放置比光输入波导窄的一段直波导。因为存在这一段直波导，所以，如果这一光输入波导有一段弯曲的部分，而且在光经过了这一段弯曲部分以后，光密度分布的中心位置偏离了输入波导宽度方向上的中心，那么，当光沿着直波导传播时，光密度分布的中心位置就能移到直波导的中心位置。这样，光密度的中心就能在梯形波导宽度方向上的中心点上输入。

利用光电路的互易性，可以形成阵列波导光栅类型的光多路复用器/多路分离器。因此，有可能获得一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，当朝着阵列波导的方向至少一部分波导的宽度逐渐增大的一段多模式波导跟每一光输出波导的输入端相连的时候，它的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰也很低。宽度逐渐增大的这样一种波导的一个实例是一段梯形波导，它比光输出波导宽，而且它的宽度在朝着阵列波导的方向不断增大。

前面描述的本发明中的波导没有图21所示的那种复杂的结构，而是很简单。因此，制作起来非常容易，它使得阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的成品率很高。

图1A原理性地说明本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的一个实施方案主要部分的工作原理。图1B放大了图1A中虚线A圈出的一片区域。图2进一步说明图1B中放大了的图里一段光输入波导12一段的细节。

图1A说明这第一个实施方案中的结构跟图19A、19B、20A和20B所示的现有技术中的阵列波导光栅的结构相似。这第一个实施方案跟现有技术中的实施方案的差别在于，如同图1B和2清楚地说明的一样，比光输入波导12窄的一段直波导(狭窄的直波导)1跟每一段光输入波导12的输出端连接，差别还在于，比光输入波导12宽，宽度在朝着第一个平板波导13的方向上逐渐增大的一段梯形波导5，跟每一直波导1的输出端相连。梯形波导5的斜线3基本上是直的。

如图2所示，本发明的梯形波导5的上底4(宽度为W3)比跟它连接的一个光波导12的宽度(W1)宽。梯形波导5的宽度以锥角q增大。这一结构使得梯形波导5在这一梯形波导5的整个长度上，比跟它连接的一段光输入波导12宽。这一梯形波导5的下底6略微弯曲，在下底6上，这一梯形波导5的宽度是W4。

在图2所示光波导电路的结构中，每一段梯形波导5都通过直波导1跟作为单模式波导的相应光输入波导12的输出端连接。这一梯形波导5的功能是作为一段多模式波导，它的宽度足以实现多模式，它的功能是还作为一段多模式加宽波导，沿着光向前传播的方向，它的宽度逐渐增大。

每一直波导1宽度方向上的中心刚好跟与它相连的梯形波导5输入端4(上底)宽度方向上的中心吻合。每一直波导1将经过了直波导1连接的一段光输入波导12的光信号的功率中心移到直波导1宽度方向上的中心，从而使光信号的功率中心进入梯形波导5输入端4宽度方向上的中心。直波导1的宽度是W2，它的长度是L1；

在这第一个实施方案里，以上参数可以按照以下方式设置：每一个光输入波导的宽度W1=6.5微米；直波导1的宽度W2=3.0微米；直波导1的长度l=500微米；梯形波导5上底4的宽度W3=20.0微米；锥角q=0.4°，梯形波导5下底6的宽度W4=35.0微米。第一个实施方案中这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器有一个功能，它能够复合和分离1.55微米频带内大约0.8纳米波长间隔(换句话说，频率为100GHz)的光信号。

于是，第一个实施方案的结构就出来了。在第一个实施方案里，跟现有技术中的阵列波导光栅相似，光输入波导12跟，例如，发射一侧的光纤(没有画出)相连，从而将经过了波分复用的光引入到光输入波导12中来。然而，第一个实施方案中经过了光输入波导12的光进入直波导1，它的光功率中心被移到直波导1的中心，从而将光功率中心输入梯形波导5宽度方向上的中心。

通过将归一化频率(V值)设置成2.4或者更大，输入梯形波导5的光沿着波导的宽度方向被展宽，成为多模式光幅度分布。然后，光沿着梯形波导5传播，同时改变它的光幅度分布。因为朝着第一个平板波导13的方向，梯形波导5的宽度逐渐增大，因此，随着光的传播，光幅度分布的底部被消掉，光幅度分布逐渐地增大整体分布宽度。

图4给出了光幅度分布的模拟结果。如图4所示，刚刚从直波导1出来进入梯形波导5的光的幅度分布有一个峰。在那以后，光的幅度分布出现了另一个峰(总共两个峰)。随着光沿着梯形波导5传播，光的幅度分布逐渐改变它的形状，当光到达梯形波导5的输出端(下底6)时，形成4个峰。

图5说明梯形波导5输出端的光幅度分布。跟图25所示的光幅度分布相比，图5所示的光幅度分布在两端的峰之间有一个最大距离c’，浅谷部分b’和更好的底部(两端都有)。

根据这第一个实施方案，每一个直波导1和每一个梯形波导5都跟对应光输入波导12的输出端连接，从而使光幅度分布按照上述方式改变。这样，在梯形波导5输出端(换句话说，在第一个平板波导13的入口)光的幅度分布有4个峰，如图5所示。这样就能够提供一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，其中的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小。

如同图4清楚地说明的那样，上述光幅度分布沿着梯形波导5的长度方向改变。因此，梯形波导5输出端的光幅度分布可以通过适当地设置梯形波导5的长度来改变。在这第一个实施方案的结构中，通过按照阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的规范之类设置梯形波导5的长度、宽度和锥角q，有可能制作出具有上述特性的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。

此外，跟图21所示的结构不一样，这第一个实施方案有一个简单的结构，其中每一个直波导1和每一个梯形波导5跟对应的光输入波导12的输出端相连，在这里，梯形波导的宽度在朝着第一个平板波导13的方向上逐步增大，斜线3基本上是直的。因此，可以以很高的成品率很容易地制作阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。

下面将描述前面介绍过的第一个实施方案的具体实例。首先，按照以下制作方法制作拥有第一个实施方案的结构的这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。例如，为了制作一个阵列波导光栅，首先采用火焰水解沉积(flame hydrolysis deposition)在硅基底上形成一个底部覆盖层和一个核心层。然后，准备一个遮光膜，在遮光膜的上面画上了阵列波导光栅的波导结构，用光刻法通过遮光膜印上去，通过反应离子刻蚀就将阵列波导光栅图案印到了核心层上。然后再一次采用火焰水解沉积方法形成一个上覆盖层。这样就获得了一个光信号多路复用器/多路分离器。

表2

	实例2	实例3	实例4
				光输入波导的宽度W1(微米)	6.5	6.5	6.5
直波导的宽度W2(微米)	3.0	3.0	3.0
				直波导的长度L1(微米)	500	500	500
直波导的长度L2(微米)	250	250	250
				梯形波导的上底宽度W3(微米)	9.0	11.5	12.0
梯形波导的锥角θ(°)	0.4	0.4	0.4
				梯形波导的下底宽度W4(微米)	29.6	24.8	27.2

对于表2所示的实例，模拟了光的幅度分布，跟前面第一个实施方案中讨论的相似。作为结果，如图6所示，在这个实例中，光幅度分布随着光沿着梯形波导5传播而改变，当光到达梯形波导5的输出端(下底6)时，变成有两个峰。在梯形波导5输出端，光的幅度分布的形状用图7说明。由此得出结论，跟图25所示光幅度分布相比，图7所示的光幅度分布在这些峰之间有很大的距离c’，很浅的谷部分b’，以及好得多的底部(在两端)。

对第一个实施方案中第一个到第三个实例的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的损耗随波长的变化进行了测量，获得了表3所示的结果。从表3可见，它们的特性都比图22的实例中的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的损耗随波长的变化特性要好。

表3

	1分贝带宽(纳米)	波纹(分贝)	邻频串扰(分贝)
				实例2	0.47	0.2	-29
实例3	0.44	0.3	-27
				实例4	0.52	0.3	-28

在实例1中，梯形波导5的下底6上光的幅度分布有4个峰，而在实例4中有两个峰。然而，在实例4中，这些峰之间的距离c’也很大，谷部分b’很浅，底部(两端)按照合适的方式上升。因此，在实例4中也可能提供一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，其中1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小。

下一步，采用实例2中的值，设计和制作了三个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。对这三个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器进行了测量，以获得损耗随波长的变化特性，表4里的结果说明这些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器之间产品的变化非常小。在表4中，这些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器分别叫作第一个光信号多路复用器/多路分离器、第二个光信号多路复用器/多路分离器和第三个光信号多路复用器/多路分离器。跟提出的实例中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的损耗随波长的变化特性相比，第一个到第三个光信号多路复用器/多路分离器的特性更好。

表4

	1分贝带宽(纳米)	波纹(分贝)	邻频串扰(分贝)
				第一个光信号多路复用器/多路分离器	0.48	0.2	-29
第二个光信号多路复用器/多路分离器	0.47	0.3	-30
				第三个光信号多路复用器/多路分离器	0.49	0.3	-28

如果标准为，例如，1分贝带宽是0.35纳米或者更大，波纹是0.5分贝或者更小，邻频串扰是-26分贝或者更小，那么，表4所示的所有这些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器都满足这一标准。当这一标准改成1分贝带宽为0.4纳米或者更宽的时候，它们仍然是可以接受的产品。

如上所述，通过评估前面讨论过的实施方案的具体实例1～3的结果，更加确认了第一个实施方案的有效性。

下面给出的说明针对的是本发明阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的第二个实施方案。在描述第二个实施方案的时候，在描述第一个实施方案时已经说明过的部分这里不再讨论。图8说明第二个实施方案中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器里，光输入波导12的输出端和第一个平板波导13之间连接处的结构。第二个实施方案的结构几乎跟第一个实施方案的结构一样。但是，第二个实施方案跟第一个实施方案有所不同，不同之处在于直波导1被省去了，每一个梯形波导5直接跟相应的光输入波导12的输出端相连。

这第二个实施方案被设计成使得沿着光输入波导12传播的光的密度的中心位置不偏离光输入波导12宽度方向上的中心位置。因此，可以用梯形波导5适当地改变光的幅度分布，而不需要第一个实施方案中的直波导1。按照同样的机制，可以获得跟第一个实施方案的效果相同的效果。

对第二个实施方案中的光幅度分布进行了模拟，每一个光输入波导12的宽度W1都被设置成6.5微米，梯形波导5上底4的宽度W3被设置成20.0微米，锥形角q被设置成0.4°，梯形波导5下底6的宽度W4被设置成35.0微米。模拟结果在图9里给出，梯形波导5下底6上光的幅度分布在图10里给出。如图10所示，在这第二个实施方案里，跟第一个实施方案类似，梯形波导5输出端的光幅度分布的峰之间的距离c’很大，谷部分b’很窄，底部上升得适当。

于是，跟第一个实施方案一样，第二个实施方案提供了一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，它的1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小。

下一步，将描述本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的第三个实施方案。在描述第三个实施方案的时候，描述第一个和第二个实施方案的时候已经描述了的部分将不再讨论。图11A和11B说明第三个实施方案中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，光输入波导12和第一个平板波导13之间连接处的结构。

第三个实施方案的结构几乎跟第一个实施方案的结构一样。但是，第三个实施方案跟第一个实施方案相比有所不同，差别在于在直波导(狭窄直波导)1输出端和梯形波导5之间提供了相等或者不变宽度的波导9，它的宽度跟梯形波导5的窄端(上底4)的宽度相同。利用这一结构，宽度不变的波导9和梯形波导5构成了第三个实施方案中的多模式波导。

既然第三个实施方案的结构跟第一个实施方案的结构几乎完全相同，所以，直波导1将光功率中心移到直波导1的中心，并将光输入宽度不变波导9宽度方向上的中心。通过将归一化频率(V值)设置成2.4或者更大，输入不变宽度波导9的光沿着波导的宽度方向被展宽，成为多模式光幅度分布，然后进入梯形波导，并沿着梯形波导5传播，同时跟第一个实施方案中一样，改变光的幅度分布。

图12说明第三个实施方案中光幅度分布的模拟结果。进行模拟的时候，将每一个光输入波导12的宽度W1设置成6.5微米，直波导1的宽度W2设置成3.0微米，直波导1的长度L1设置成500微米，宽度不变波导9的宽度W3(梯形波导5上底4的宽度)设置成20.0微米，等宽波导9的长度L2设置成250微米，锥角q设置成0.4°，梯形波导5的下底6的宽度W4设置成35.0微米。梯形波导5输出端(下底6)的光幅度分布如图13所示。

如图12和13所示，在第三个实施方案里，光刚刚从直波导1出来，要进入不变宽度波导9之前，光的幅度分布中有一个峰。在那以后，光的幅度分布上包括了又一个峰(总共两个峰)。当光沿着梯形波导5传播的时候，逐渐改变光幅度分布的形状，当光到达梯形波导5输出端(下底6)的时候，形成了三个峰。在第三个实施方案里，跟第一个实施方案相似，在梯形波导5输出端光的幅度分布中，峰之间的距离c’很大，谷部分b’更浅，跟图27所示的光幅度分布相比，底部更好。

因此，通过同样的机制，在第三个实施方案中也可以获得第一个实施方案中相同的效果。

表5

	实例5	实例6	实例7
				光输入波导的宽度W1(微米)	6.5	6.5	6.5
直波导的宽度W2(微米)	3.0	3.0	3.0
				直波导的长度L1(微米)	500	500	500
等宽波导的长度L2(微米)	250	250	250
				梯形波导的上底宽度W3(微米)	9.0	11.5	12.0
梯形波导的锥角θ(°)	0.4	0.4	0.4
				梯形波导的下底宽度W4(微米)	29.6	24.8	27.2

表6

	1分贝带宽(纳米)	波纹(分贝)	邻频串扰(分贝)
				实例5	0.45	0.1	-28
实例6	0.44	0.1	-30
				实例7	0.53	0.15	-27

将表6中的值跟表1中的值相对比，它们说明了提出的实例中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的特性，很显然，实例5～7中所有阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的1分贝带宽都等于或者大于提出的实例的1分贝带宽，而且在实例5～7中串扰一点都没有变坏。此外，在实例5～7的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，波纹保持在0.15分贝或者更小。

下一步，利用实例5中的值，设计和制作了三个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。对每一个阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器进行测量，得到了损耗随波长的变化特性，表7所示的结果证实了这些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器之间的差别很小。在表7里将这些阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器分别叫做第四个光信号多路复用器/多路分离器、第五个光信号多路复用器/多路分离器和第六个光信号多路复用器/多路分离器。跟提出的实例中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器损耗随波长的变化特性相比，第四到第六个光信号多路复用器/多路分离器的特性更好。例如，当可以接受的产品的标准是-26分贝或者更小的时候，表7中所有的光信号多路复用器/多路分离器都满足这一标准。这是因为第三个实施方案中光输入波导12和第一个平板波导13之间连接处的结构比提出的实例中缝隙一样的波导50更简单，这样，产品尺寸上的起伏就可以降低。

表7

	1分贝带宽(纳米)	邻频串扰(分贝)
			第四个光信号多路复用器/多路分离器	0.46	-27
第五个光信号多路复用器/多路分离器	0.45	-29
			第六个光信号多路复用器/多路分离器	0.44	-28

如上所述，通过评估前面讨论的实施方案中实例5～7的结果，更加确定了第三个实施方案的有效性。

下面要描述的是本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的第四个实施方案。图15说明了第四个实施方案里光输入波导12输出端跟第一个平板波导13之间连接处的结构。第四个实施方案中的结构几乎跟第三个实施方案中的结构完全相同。但是，第四个实施方案不同于第三个实施方案，其中的直波导1被省去了。

类似于第二个实施方案，第四个实施方案被设计成光沿着光输入波导12传播的时候，光密度的中心位置不会偏离光输入波导12宽度方向上的中心位置。因此，光幅度分布可以通过等宽波导和梯形波导5来适当地改变，而不需要直波导1。这样，就可以在第四个实施方案中获得跟第三个实施方案中的效果相同的效果。

对第四个实施方案中光的幅度分布进行了模拟，模拟的时候将每一个光输入波导12的宽度W1都设置成6.5微米，等宽波导9的宽度W3(梯形波导5上底4的宽度)设置成20.0微米，等宽波导9的长度L2设置成250微米，锥角q设置成0.4°，梯形波导5下底6的宽度W4设置成35.0微米。模拟结果在图16中给出，梯形波导5下底6的光幅度分布在图17里说明。

在第四个实施方案里，跟前面讨论过的其它实施方案类似，梯形波导5输出端光的幅度分布中，峰之间的距离c’很大，谷部b’相对较浅，底部适当地上升了。

对具有上述参数的第四个实施方案中的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的传输谱进行了测量，以获得它的损耗随波长的变化特性。得到的结果在图18里给出。图18中损耗随波长变化的特性曲线的前部很平坦。从图18可以看出，这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器性能非常好，它的1分贝带宽是0.8纳米，邻频串扰是-28分贝，波纹是0.2分贝。

这样就证实了具有前面提到的良好性能的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器可以用前面讨论的实施方案中描述的本发明的新结构来提供。

本发明并不局限于前面讨论的实施方案，而是可以进行各种改进。举例来说，前面讨论过的实施方案相对于相应光输入波导12的光输入波导12中提供的梯形波导5，可以在至少一个或者多个光输入波导12的输出端提供。还有，可以在至少一个或者多个光输出波导16的输入端提供朝着第二个平板波导15的方向宽度逐渐增大的梯形波导5。或者，可以同时在至少一个或多个光输入波导12的输出端和至少一个或多个光输出波导16的输入端提供梯形波导5。在至少一个或者多个光输出波导16提供梯形波导5的时候，第一个实施方案里描述的直波导1可以放置在光输出波导16和梯形波导5之间。就象第三个实施方案和第四个实施方案中一样，还可以在光输出波导16和梯形波导5之间形成宽度不变的波导9和直波导(狭窄的直波导)1。

如果在光输出波导16采用梯形波导5，梯形波导5就必须比光输出波导宽。另一方面，如果在光输出波导16和梯形波导5之间放置直波导1，那么，直波导1就必须比光输出波导16窄。

本发明没有对梯形波导的宽度、长度和锥角，直波导的宽度和长度，以及宽度不变波导的长度，加以任何限制，这些参数都被适当地设置。如果这些参数按照阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的规范，同时根据例如图4、6、9、12和16所示的光幅度分布模拟结果来设置，那么，这样的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器会具有上述实施方案所描述的优良性能。

要应用到本发明中阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器去的多模式波导，不必包括一个梯形波导。多模式波导足够宽以实现多模式，并且它至少有一部分的宽度在朝着阵列波导的方向上逐渐增大，这样就足够了。

在以上实施方案中，将例如图2、8、11A、11B和15所示的本发明的光波导电路的结构用作阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器的部分电路结构。但是，除了阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器以外，本发明的光波导电路可以用于任何电路结构。

应用于本发明中光波导电路的多模式波导不必包括梯形波导。多模式波导的宽度足以实现多模式，并且多模式加宽波导至少有一部分的宽度在朝着光传播的方向上逐渐增大，这样就足够了。

根据本发明的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，宽度足以实现多模式的多模式波导跟，例如，光输入波导的输出端连接，而且，这一多模式波导至少有一部分的宽度在朝着阵列波导的方向逐渐增大。举例来说，朝着阵列波导方向宽度逐渐增大，斜边几乎是直线的梯形波导，可以跟光输入波导的输出端连接，这一梯形波导比光输入波导宽。

由于具有前面描述的结构特性，本发明中这种结构的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器能够沿着作为多模式分布的梯形波导的宽度方向衍射光，当光沿着阵列波导(朝着第一个平板波导)传播的时候，改善光幅度分布底部的上升，并增大光幅度分布中峰之间的距离。

在本发明中这种结构的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，1分贝带宽很宽，波纹很小，邻频串扰很小。于是，这种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，作为波分复用光信号多路复用器/多路分离器，具有良好的性能。除此以外，本发明中结构非常简单，因此，能够提供成品率很高、容易制作的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器。

这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器利用了光电路的互易性。因此，当多模式波导，在它的至少一部分波导上宽度在朝着阵列波导的方向逐渐增大，跟光输出波导的输入端连接的时候，本发明的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器也可能获得同样的效果。宽度逐渐增大的这种波导的一个实例是梯形波导，它的宽度在朝着阵列波导的方向上逐渐增大，它的斜边基本上是直的，它的宽度比光输出波导宽。

还可以用一种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器获得上面介绍的效果，这种阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器中，在梯形波导的窄端形成跟梯形波导窄边一样窄的宽度不变的波导。

本发明的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器能够使梯形波导输出的光的密度分布的整个形状不会变形。这是通过在光输入波导和梯形波导之间提供比光输入波导窄的直波导来实现的。或者，这是通过在形成宽度不变波导的结构中，在窄波导和跟它连接的一段光输入波导之间，提供一段窄直波导来实现的。由于存在这一直波导或者窄直波导，如果每一段光输入波导都有一段弯曲部分，而且在光经过了这一弯曲部分以后，光密度分布的中心位置偏离了光输入波导宽度方向上的中心位置，那么，当光经过了直波导以后，光密度分布的中心位置就可以移到直波导的中心位置。这样，光密度中心可以输入梯形波导宽度方向上的中心。

这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器利用了光电路的互易性。因此，利用本发明的阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，其中在梯形波导和跟它连接的一段光输出波导之间放置了比光输出波导窄的直波导，也可以获得上述效果。除此以外，本发明中这一阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，其中窄直波导放置在等宽波导和跟它连接的一段光输出波导之间，可以提供同样的效果。

本发明的光波导电路包括一个单模式波导和一个多模式波导，这个多模式波导有一个多模式加宽波导，它跟所述单模式波导连接，它的宽度在光向前传播的方向上逐步增大。因此，随着光的传播，有可能改善单模式波导输出的光的幅度分布底部的上升，并增大光幅度分布的峰之间的距离。将这种结构用于各种电路结构，比方说阵列波导光栅类型的光信号多路复用器/多路分离器，可以获得要分开的光的平坦度得到改善这样的效果。

在本发明的光波导电路里，如果多模式加宽波导是所述梯形波导，那就可以用一种非常简单的结构获得以上效果。

显而易见，利用以上思想，有可能对本发明进行各种改进和修改。因此应当明白，在以下权利要求的范围以内，本发明可以用不同于这里具体描述的方式的方式来实践。

Claims (17)

1．一种光波导，包括：

一段单模式波导；

一段多模式波导，用来实现多模式，并跟所述单模式波导相连，这一多模式波导是一多模式加宽波导，它的宽度在朝着光传播的方向上逐渐增大。

2．权利要求1的光波导，其中多模式加宽波导的形状是梯形，第一个和第二个底由斜边连接起来。

3．权利要求2的光波导，其中的单模式波导包括宽度为第一个宽度的一段光输入波导和宽度为小于第一个宽度的第二个宽度的一段直波导，所述直波导的第二个宽度还小于第一个和第二个底的宽度。

4．权利要求1的光波导，其中的多模式波导包括一段宽度不变的波导，跟所述单模式波导相连，还包括一段梯形波导，跟所述宽度不变波导相连，作为所述多模式加宽波导。

5．权利要求4的光波导，其中的单模式波导包括宽度为第一个宽度的一段光输入波导，和宽度为小于第一个宽度的第二个宽度的一段直波导，所述直波导的第二个宽度还小于第一个和第二个底的宽度。

6．一种阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，包括：

至少一段光输入波导；

跟所述至少一段光输入波导的输出端连接的第一个平板波导；

一个阵列波导，跟第一个平板波导的输出端连接，是并列放置的多个信道波导，用于发射经过了第一个平板波导的光，这些信道波导具有不同的预定长度；

跟所述阵列波导的一个输出端连接的第二个平板波导；

跟第二个平板波导的一个输出端连接的至少一段光输出波导；和

至少一段多模式波导，连接在至少一根光输入波导之一和第一个平板波导之间，或者连接在第二个平板波导和至少一段光输出波导之间，所述至少一段多模式波导包括：

一段多模式波导，用来实现多模式，是一段多模式加宽波导，宽度在朝着一个设置的波导方向上逐渐增大。

7．权利要求6的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中所述至少一段输入波导包括并列放置的多个输入波导，所述至少一个输出波导包括并列放置的多个输出波导。

8．权利要求6的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中多模式加宽波导的形状是梯形，它的第一个的和第二个底由斜边连接起来。

9．权利要求6的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中的单模式波导包括宽度为第一个宽度的一段光输入波导和宽度为小于第一个宽度的第二个宽度的一段直波导，所述直波导的第二个宽度还小于第一个和第二个底的宽度。

10．权利要求6的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中的多模式波导包括一段宽度不变的波导，跟所述单模式波导连接，还包括一段梯形波导，跟所述宽度不变的波导连接，作为所述多模式加宽波导。

11．权利要求6的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中的单模式波导包括宽度为第一个宽度的一段光输入波导，和宽度为小于第一个宽度的第二个宽度的一段直波导，所述直波导的第二个宽度还小于第一个底和第二个底的宽度。

12．权利要求7的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中多模式加宽波导的形状是梯形，它的第一个底和第二个底由斜边连接起来。

13．权利要求7的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中的单模式波导包括宽度为第一个宽度的一段光输入波导，以及宽度为小于第一个宽度的第二个宽度的一段直波导，所述直波导的第二个宽度还小于第一个底和第二个底的宽度。

14．权利要求7的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中的多模式波导包括一段宽度不变的波导，跟所述单模式波导连接，还包括一段梯形波导，跟所述宽度不变的波导连接，作为所述多模式加宽波导。

15．权利要求7的阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，其中的多模式波导包括一段宽度不变的波导，跟所述单模式波导连接，还包括一段梯形波导，跟所述宽度不变的波导连接，作为所述多模式加宽波导。

16．一种阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，包括：

单模式波导装置，用于传播单模式光信号；

用于传播多模式光信号的多模式波导装置，跟所述单模式波导装置连接，所述多模式波导包括多模式加宽波导装置，它的宽度在朝着一个设置的波导的方向上逐渐增加。

17．一种阵列波导光栅光信号多路复用器/多路分离器，包括：

用于接收光信号的输入光波导装置；

跟所述光输入波导装置一个输出端连接的第一个平板波导装置；

阵列波导装置，跟第一个平板波导装置的一个输出端连接，用于传输经过了第一个平板波导的光；

第二个平板波导装置，跟所述阵列波导装置的一个输出端连接；

跟第二个平板波导装置的一个输出端连接的输出光波导装置；和

多模式波导装置，至少一个多模式波导连接在至少一个光输入波导之一和第一个平板波导之间，或者在第二个平板波导和至少一个光输出波导之间，所述至少一个多模式波导用于实现多模式，并包括多模式加宽波导装置。

Images