CN200980079Y - 单纤双向波分复用器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及集成光学技术领域。它提出了一种单纤双向波分复用器，是基于平面光波导技术，采用半导体硅平面工艺制作，其3段式混合串联，单纤双向三信道结构，结合上行突发模式和下行连续模式的双向数据传输方式，为有线电视、语音和数据“三网合一”的无源光网络(PON)***提供了核心技术，提高了光信号的传送效率。该光器件不但结构紧凑，集成度高，体积小，重量轻，性能稳定可靠，而且适合大批量生产，生产效率高、成本低，适用于光纤到户(FTTH)的网络***。

Description

单纤双向波分复用器
技术领域
本实用新型是一种单纤双向波分复用器，属于集成光学技术领域。
背景技术
目前光纤到户(FTTH)网络***在分配上主要采用无源光网络(PON)方式，下行信号采用广播方式，分成完全相同的多路信号分别传到各个光网络终端(ONU)；上行数据传送则采用时分多点接入技术，各个光网络终端在分配给它的时隙内顺序发送，光分路器集中数据统一传向光线路终端。现有单纤双向波分复用器存在二个方面的问题：首先，现有器件一般都只是双信道，如果要用于光纤到户的电视、语音和数据“三网合一”的网络***，在技术上有局限性，难以实现真正意义上的“单纤双向”、“三网合一”。其次，现有器件一般是采用传统的光纤烧结工艺制作的，产品制作工艺难度较大、稳定性和可靠性不够高，不适合大批量生产，而且集成度低，损耗比较大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种3段式混合串联，单纤双向三信道结构的波分/解波分复用器，特别适用于电视、语音和数据“三网合一”的光纤到户场合。
本实用新型的方案是设计一个采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作的平面光波导，波导光芯沉积于硅基晶圆上，并置于折射率和厚度都不同于光芯的二氧化硅衬垫和覆盖包层中，其衬垫和覆盖包层的折射率略小于光芯的折射率，厚度则是光芯厚度的三到五倍；该平面波导光路结构特征是：针对特定波长设计的前段分离器、中间耦合器和末段分离器组成具有分离、耦合、滤波功能的3段式混合串联单纤三信道结构的波分/解波分复用器。
本实用新型与现有技术比较具有如下优点：
1由于采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作，克服了传统的光纤烧结工艺制作的器件在生产工艺和器件性能上存在的稳定性和可靠性问题，提高了器件的生产效率和性能，使器件适合大批量生产，而且体积小，重量轻，集成度高，成本低。
2由于设计采用了3段式混合串联，单纤双向三信道结构，克服了普通单纤双向双信道波分复用器在光纤到户应用上的局限性，扩大了器件的应用范围，提高了器件的工作效率。
附图说明
本实用新型有如下附图：
图1是本实用新型平面光波导截面结构示意图。
图2是本实用新型3段式混合串联单纤双向波分复用器的结构示意图。
图中1.硅基晶圆，2.衬垫，3.波导光芯，4.覆盖包层，5.光纤传输端口，6.波长1310nm上行波段数据传输信号用户端口，7.波长1490nm下行波段数据传输信号用户端口，8.波长1550nm下行波段有线电视广播信号用户端口，9.前段分离器，10.中间耦合器，11.末段分离器。
具体实施方式
下面结合附图阐述本实用新型的具体实施方式：
本实用新型是采用硅基沉积二氧化硅的半导体加工技术和工艺制作而成的，如图1平面光波导截面结构示意图所示，由硅基晶圆(1)，衬垫(2)，波导光芯(3)以及覆盖包层(4)构成，其工艺步骤为：1采用化学气相沉积法，在硅基晶圆(1)上，沉积衬垫(2)和波导光芯(3)；2利用反应离子刻蚀技术形成所设计的平面波导光路；3在衬垫(2)和波导光芯(3)的基础上，再沉积二氧化硅覆盖包层(4)，经过高温退火和高压处理后，完成晶圆的加工；4晶圆切割，裸片抛光打磨，最后完成芯片的封装。其中波导光芯(3)二氧化硅材料的折射率略大于衬垫(2)和覆盖包层(4)二氧化硅材料的折射率，而衬垫(2)和覆盖包层(4)的厚度是波导光芯(3)厚度的3至5倍，以保证光信号高效率地在波导光芯中传送。光纤到户网络***的双向数据传输：下行用1490nm波长连续模式，上行用1310nm波长突发模式；光纤到户***的有线电视广播：下行传输用1550nm连续模式。为了实现光纤到户***“单纤双向”、“三网合一”的功能，本实用新型设计采用一种3段式混合串联，单纤三信道结构的波分/解波分复用器，如图2所示。前段分离器(9)设计为分离波长1550nm下行波段的数据传输信号，中间耦合器(10)设计为耦合波长1310nm上行波段的数据传输信号，末段分离器(11)设计为分离波长1490nm下行波段的有线电视广播信号。通过器件的光纤传输端口(5)，将所有光纤到户需要传送的电视、语音和数据信号，通过一根光纤在无源光网络中进行双向传输；通过器件的用户端口(6)，向网络发送波长1310nm上行波段数据传输信号；通过用户端口(7)，接收来自网络的波长1490nm下行波段数据传输信号；通过用户端口(8)接收来自网络的波长1550nm下行波段有线电视广播信号。这些端口组成了单纤双向波分复用器的四个输入、输出双向信号接口。

Claims (4)

1.一种单纤双向波分复用器，由硅基晶圆，衬垫，波导光芯以及覆盖包层构成，其特征在于：硅基晶圆上，沉积折射率及厚度不同的二氧化硅衬垫，波导光芯和覆盖包层，构成平面光波导器件；包括前段分离器、中间耦合器、末段分离器组成单纤三信道结构，用单个集成光器件，对在一根光纤中双向传输的影视、语音、数据三种不同频道和波长的信号进行耦合和分离。
2.按权利要求1所述的波分复用器，其特征在于：平面型波导光芯是沉积于硅基晶圆上，并置于折射率和厚度都不同于波导光芯的衬垫和覆盖包层中构成平面光波导器件；其衬垫和覆盖包层的折射率略小于波导光芯的折射率；而衬垫和覆盖包层的厚度则是波导光芯厚度的三到五倍。
3.按权利要求1所述的波分复用器，其特征在于：由针对特定波长的前段分离器、中间耦合器、末段分离器组成具有分离，耦合，滤波功能的3段式串联混合单纤三信道结构的波分/解波分复用器；前段分离器设计为分离波长1550nm下行波段信号，中间耦合器设计为耦合波长1310nm上行波段信号，末段分离器设计为分离波长1490nm下行波段信号。
4.按权利要求1所述的波分复用器，其特征在于：由光纤传输端口，波长1310nm上行波段信号用户端口，波长1490nm下行波段信号用户端口，波长1550nm下行波段信号用户端口组成其四个输入、输出双向信号接口。
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CN103941344A (zh) * 2013-01-21 2014-07-23 宜兴新崛起光集成芯片科技有限公司 平面波导型单纤双向波分复用器
CN104350402A (zh) * 2012-05-29 2015-02-11 Hoya株式会社 光合成器和共焦观察***
WO2022161410A1 (zh) * 2021-01-28 2022-08-04 华为技术有限公司 集成化的光收发装置和光线路终端

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