陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器和光波導電路的製作方法

2023-06-14 03:24:56 9

專利名稱：陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器和光波導電路的製作方法
相關文獻的交叉引用本申請涉及1999年12月27日提交的日本專利申請11-370602、2000年3月3日提交的日本專利申請2000-58646以及2000年4月4日提交的日本專利申請2000-102473，並要求享受這些專利申請的優先權，這裡將這些專利申請的全部內容引入作為參考。
背景技術：
發明領域本發明涉及在光通信領域和類似領域裡使用的一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，以及一種光波導電路。
背景技術：
最近，在光通信領域裡，人們正積極地將光信號波分復用通信的研究和開發作為迅速提高傳輸容量的一條途徑，研究結果正在投入應用。光信號波分復用通信採用，例如，多個光束的波分復用技術來發射光信號，這多個光束中每一個光束的波長都不相同。對於採用這種光信號波分復用通信技術的系統，光信號多路復用器/多路分離器是必不可少的，光信號多路分離器將經過了波分復用用來發射的光信號分離開來，獲得多個光束，每個光束的波長都不相同，光信號多路復用器將波長互不相同的多個光束複合到一起。
這種光信號多路復用器/多路分離器最好具有以下能力。首先，它應當在預先設定的波長範圍內，將波長間隔儘可能窄的光信號複合到一起，並能將它們分離開來。其次，在要複合/分離的光束的中心波長附近，隨波長的變化應當非常平坦。第三，也是最後，在傳遞的一個波長的信號跟傳遞的另一個相鄰波長的信號之間，串擾應當很小(以後叫作鄰頻串擾)。
在需要的前面列出來的能力中，第一個能力是通過，例如，一種陣列波導光柵(AWG)類型的光信號多路復用器/多路分離器來獲得的。例如，象

圖19A所說明的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，是通過在基底11上形成具有波導結構的一種光波導單元10來獲得的。
上述波導結構包括一個或者多個並列的光輸入波導12、跟光輸入波導12的輸出端連接的第一個平板波導13、跟第一個平板波導13的輸出端連接的一個陣列波導14、跟陣列波導14的輸出端連接的第二個平板波導15以及並列放置並跟第二個平板波導15的輸出端連接的多個光輸出波導16。
從第一個平板波導13輸出的光信號在陣列波導14中傳播，陣列波導14是並列放置的多個信道波導14a。相鄰信道波導14a的長度互不相同，它們之間具有預先設置的長度差(DL)。光輸入波導12和光輸出波導16具有相同的尺寸。
光輸出波導16的數量是，例如，按照陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器對光信號進行多路分離要獲得多少波長互不相同的光束來決定的。構成陣列波導14的信道波導14a常常數量很大，例如有100個。但是，圖19A被簡化了，圖19A中信道波導14a、光輸出波導16和光輸入波導12的個數不能反映實際數目。
圖19B示意性地說明了圖19A中放大了的用點劃線A圈出來的一塊區域。如圖19B所示，在背景技術中的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，光輸入波導12的直輸出端直接跟第一個平板波導13的輸入端相連。類似地，光輸出波導16的直入口端直接跟第二個平板波導15的輸出端相連例如，光輸入波導12跟發射信號一側的光纖(沒有畫出)相連，從而將經過了波分復用的光信號引入這些光輸入波導12。經過了光輸入波導12並引入第一個平板波導13以後，這束光因為其中的衍射效應而衍射，並輸入陣列波導14，沿著陣列波導14傳播。
經過了陣列波導14以後，這束光到達第二個平板波導15，然後在第二個平板波導15的輸出端匯聚。由於在陣列波導14的相鄰信道波導14a之間在長度上預先設置了差別，因此，經過了陣列波導14的不同光束具有不同的相位。來自陣列波導14的許多光束的相位波前根據這一差別發生傾斜，光束會聚的位置由這一傾斜的傾斜角決定。因此，具有不同波長的光束在不同的位置上匯聚。通過在這些位置上形成光輸出波導16，具有不同波長的光束可以從它們對應的為相應波長準備的光輸出波導16中輸出。
舉例說來，如圖19A所示，經過了波分復用，波長為l1、12、13、……、1n(n是大於或等於2的一個整數)的光束被分別輸入光輸入波導12中的一個光波導。在第一個平板波導13中光束被衍射，到達陣列波導14並通過陣列波導14和第二個平板波導15。然後，如上所述，這些光束分別在由波長決定的不同的位置匯聚，進入不同的光輸出波導16，經過對應的光輸出波導16，並從光輸出波導16的輸出端輸出。具有不同波長的光束通過跟光輸出波導16的輸出端連接的光纖(沒有畫出)輸出。
在這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，光柵波長分辨力的提高跟陣列波導14中信道波導14a之間的長度差(DL)成正比。當這一光信號多路復用器/多路分離器具有很大的DL時，就可能對光進行多路複合/多路分離，從而以狹窄的波長間隔實現波分復用。然而，在背景技術裡，能夠進行多路複合的光信號的波長間隔有多窄有一個限度。光信號多路復用器/多路分離器能夠對多個信號光束進行多路複合/多路分離。對波長間隔為1納米或者更小的多個光信號進行多路分離或者多路複合的能力，對於高密度的光信號波分復用通信而言，註定是必不可少的。
為了使上述陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器能夠具有光信號多路復用器/多路分離器所需要的第二個能力，也就是說，在中心波長上獲得平坦的響應，並拓寬光輸出波導16中心波長光信號的3分貝帶寬(3分貝通帶寬度)，已經提出了具有圖20A和20B所示結構的一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。如圖20A所示，提出的這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，跟圖19A所示背景技術中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的結構基本相同，只有光輸入波導12的輸出端具有不同的結構，如圖20B和21所示。
在公開號為Hei 8-122557的日本專利申請中公開了圖20A和圖20B所示的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。在這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，在每一個光輸入波導12的輸出端形成一個象縫隙一樣的波導50。如圖21所示，這個象縫隙一樣的波導50有一個錐形波導部分2A，隨著錐形角q的增加，它的寬度逐漸增加。在錐型波導部分2A的中心有一個梯形縫隙19，這樣就形成了相互分離的兩個狹窄波導部分81和82。在圖21中， 向著第一個平板波導13的方向，兩個狹窄波導部分81和82之間的距離逐漸增大，左手邊的距離標為CW，右手邊的距離標為SW。
根據公開號為Hei 8-122557的日本專利申請，在這一申請公開的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，要被這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器多路複合和多路分離的光信號的3分貝帶寬可以得到展寬。這可以通過，例如，圖22所示損耗隨波長的變化特性來證實。
還有人提出了陣列波導光柵類型光信號多路復用器/多路分離器的其它波導結構。如圖23所示，這種另外的波導結構有一個拋物錐型波導20，跟每一個光輸入波導12的輸出端相連。如圖24所示的另一種波導結構有一個多模式接口波導21，跟每一個光輸入波導12的輸出端連接。
圖23所示的結構是NTT在公開號為Hei 9-297228的日本專利申請中提出的陣列波導光柵的結構。圖24所示的結構是貝爾通信研究公司在標題為「集成光濾波器的通帶平整」的第5629992號美國專利中提出的結構。
然而，具有圖20A、20B和21所示，具有象縫隙一樣的波導50的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的結構並不簡單，這樣，就出現了問題，生產出來的不同波導的參數會不同，因而會導致其性能也不相同。除此以外，儘管這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器確實展寬了3分貝帶寬，但是，當展寬3分貝帶寬，以便展寬1分貝帶寬的時候，波紋(見，例如，圖22中的區域B)也會增大，這裡的1分貝帶寬是相對于波長的平坦度的另一個度量，波紋是相對于波長的平坦度的又一個度量。還發現在這個波紋兩邊，1分貝帶寬分成了兩個部分，得到的是變窄了的1分貝帶寬，而且，作為光信號多路復用器/多路分離器必須具備的第三個能力的鄰頻串擾抑制能力更差。
發明簡述本發明致力於解決背景技術中存在的上述問題和其它問題，因此，本發明的一個目的是提供一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，其中的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小，成品率很高。
為了這些目的和其它目的，本發明致力於可以應用於陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器的一種光波導。根據本發明，這種光波導是一種單模式波導，和跟這種單模式波導相連，用來實現多模式的一種多模式波導。這種多模式波導是一種多模式加寬波導，它的寬度在朝著陣列波導的方向上逐漸增大。這種多模式加寬波導的形狀可以是梯形，可以跟寬度不變的波導相連，這一寬度不變波導的寬度小於梯形波導的底。除此以外，這一多模式波導自己也可以有一段寬度不變的波導，跟單模式波導相連。
因此，為了上述目的和其它目的，本發明採用一段多模式波導，它的寬度在朝著陣列波導的方向上逐漸增大，比方說，光輸入波導一個輸出端上的梯形波導。因此本發明能夠提供一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，它的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小。
可以在例如光輸入波導和梯形波導之間放置寬度比光輸入波導窄的一段直波導。由於存在這段直波導，如果光輸入波導有一段彎曲的部分，而且在光經過了這一段彎曲部分以後，光密度分布的中心位置偏離了光輸入波導寬度方向上的中心，光密度分布的中心位置可以在光沿著這段直波導傳播的時候移到直波導的中心位置上去。這樣，光密度分布的中心位置就可以在光輸入梯形波導的時候在梯形波導寬度方向上的中心點上。
這種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器也可以通過利用光電路的互易性來形成。因此，有可能獲得這樣一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，當其中至少一部分波導的寬度朝著陣列波導的方向增大的一段多模式波導跟每一段光輸出波導的輸入端連接的時候，這種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小。這種寬度漸增波導的一個實例是梯形波導，它比光輸出波導寬，而且它的寬度在朝著陣列波導的方向上漸增。
上面描述的本發明中的波導並沒有複雜的結構，而是結構簡單。因此，製作起來非常容易，它使得陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器具有很高的成品率。
附圖簡述通過以下詳細描述，同時參考附圖，會更好更全面地理解本發明及其相關優點，在這些附圖中圖1A和1B是說明本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的一個實施方案的結構示意圖；圖2是說明本發明一根光輸入波導輸出端結構細節的一個示例性示意圖；圖3是說明陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的一個實施方案中損耗隨波長變化的特性的一個示意圖；圖4是一個說明性的示意圖，它說明光沿著本發明第一個實施方案中所述光輸入波導、直波導和梯形波導傳播的時候，光幅度分布的三維模擬結果；圖5說明第一個實施方案中梯形波導輸出端光的幅度分布；圖6是一個說明性的示意圖，它說明在本發明第一個實施方案的陣列波導光柵類型光信號多路復用器/多路分離器的一個實例中，光沿著光輸入波導、直波導和梯形波導傳播的過程中光幅度分布的三維模擬結果；圖7說明圖6所示梯形波導輸出端的光幅度分布；圖8是一個說明性的示意圖，它說明本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器第二個實施方案中光輸入波導輸出端的結構；圖9是一個說明性的示意圖，它說明第二個實施方案中光沿著光輸入波導和梯形波導傳播時，光幅度分布的三維模擬結果；圖10說明第二個實施方案中梯形波導輸出端的光幅度分布；圖11A和11B說明本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的第三個實施方案，其中的圖11A原理性地說明光輸入波導輸出端的結構，11B原理性地說明其中的細節；圖12是一個說明性的示意圖，它說明在第三個實施方案中，沿著連接光輸入波導和梯形波導的波導傳播的光幅度分布的三維模擬結果；圖13說明第三個實施方案中梯形波導輸出端光的幅度分布；圖14說明第三個實施方案的一個實例中，梯形波導輸出端光的幅度分布；圖15是一個說明性的示意圖，它說明在本發明陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的第四個實施方案中，光輸入波導輸出端的結構；圖16是一個說明性的示意圖，它說明第四個實施方案中光沿著所述光輸入波導、一段等寬波導和一段梯形波導傳播的時候，光幅度分布的三維模擬結果；圖17說明第四個實施方案中梯形波導輸出端的光幅度分布；圖18說明第四個實施方案的損耗隨波長變化的特性；圖19A和19B都是說明性的示意圖，它們說明現有技術中一般陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的結構；圖20A和20B是說明性的示意圖，它們說明現有技術中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的一個實例；圖21是一個說明性的示意圖，它說明圖20A和20B所示的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，光輸入波導輸出端的結構；圖22說明圖20A和20B所示陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的損耗隨波長變化的特性；圖23是一個說明性的示意圖，它說明現有技術中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，光輸入波導輸出端的結構；圖24是一個說明性的示意圖，它說明現有技術中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，光輸入波導輸出端結構的另一個實例；圖25說明圖20A、20B和21所示結構中，象縫隙一樣的波導的輸出端的光幅度分布；和圖26說明光沿著圖22所示結構的光輸入波導和拋物錐形波導傳播的時候，光幅度分布的三維模擬結果；圖27是一個說明性的示意圖，它說明光沿著圖24所示結構的光輸入波導和多模式接口波導傳播的時候，光幅度分布的三維模擬結果；和圖28說明圖24所示結構的多模式接口波導輸出端光的幅度分布。
優選實施方案詳述下面將參考附圖來描述本發明的實施方案。在對這些實施方案的描述中，相同的引用符號用來表示具有相同名稱的部件，不會對它進一步說明。
如上所述，現有技術已經公開了一些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，比方說圖19～24所說明的那些。然而，現有技術中所有這些陣列波導光柵類型的多路復用器/多路分離器都有前面介紹過的缺點。圖20和21所示裝置的一個缺點是製作象縫隙一樣的波導50非常困難，精確地製作一致性好的縫隙一樣的波導50尤其困難。
本發明的發明人在實驗中製作了5個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，以便了解具有圖21所示縫隙一樣的波導50的陣列波導類型的光柵的特性。實驗中製作的這些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器在圖21中的W2、CW和SW，以及陣列波導類型的光柵的相對摺射指數差取以下值。
在實驗中製作的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，圖21所示變量的值為每一個光輸入波導12的波導寬度W1=6.5微米；錐型波導部分2A的錐角q=0.4°；錐型波導部分2A和窄波導部分8之間連接點處窄波導部分8之間的距離CW=2.0微米；窄波導部分8和第一個平板波導13之間連接處上窄波導部分8之間的距離SW=4.0微米；縫隙一樣的波導50和第一個平板波導13之間連接處的寬度W2=15.0微米。
根據第Hei 8-122557號日本專利申請的內容，加寬3分貝帶寬的條件是將距離SW跟寬度W2的比，也就是SW/W2，從0.2調整到0.6。於是，在實驗中製作的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，距離SW跟寬度W2的比，SW/W2，被設置成滿足這一條件。
在實驗中製作的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，所有波導的高度都相同，為6.5微米，相對摺射指數差被設置為0.8％，頻率被設置成100GHz(1.55微米頻帶內大約0.8納米的間隔)。於是，本發明的發明人研究了實驗中製作的這些陣列波導類型的光柵，研究結果在表1中給出。
表1
在表1裡，鄰頻串擾是在相對於中心波長0.8±0.1納米波長範圍內最差的串擾。
從圖1可見，儘管每一個樣本中縫隙一樣的波導50被設計成具有相同的尺寸，但是這5個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器(樣本1到5)的性能卻大起大落。這是因為製作的這5個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器縫隙一樣的波導50的實際尺寸互不相同，因為精確地製作這樣小尺寸的波導非常困難。也就是說，製作這5個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的時候，由於要製作的具體結構尺寸非常小，無法做到高精度。具有較大3分貝帶寬的樣本具有更大的波紋，而且它的鄰頻串擾比其它的要嚴重。在樣本1和4中，波紋超過了1分貝，這樣，1分貝帶寬就被分開了，使得1分貝帶寬變窄了。
總而言之，根據波分復用傳輸系統對光信號多路復用器/多路分離器的性能的要求，1分貝帶寬應當是0.3～0.4納米或者更大，波紋應當是0.5分貝或者更小，鄰頻串擾應當是-26分貝或者更小。於是，如果設定了這樣一個標準，從而使1分貝帶寬是0.35納米或者更大，波紋是0.5分貝或者更小，鄰頻串擾是-26分貝或者更小，那麼表1中樣本1～5中的4個樣本就註定是次品，能夠接受的產品的成品率就只有1/5(。如果修改這一標準，從而使1分貝帶寬是0.4納米或者更大，那麼表1中所有樣本1～5都是不能接受的。
按照以上觀點，本發明的發明人進行了一次模擬，尋找陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的一種結構，這種光信號多路復用器/多路分離器具有第一到第三項能力。在這一模擬中，採用了圖21所示陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器結構，並採用了已知光束傳播方法來模擬從縫隙一樣的波導50的輸出端輸出進入第一個平板波導13的光的電場幅度分布(光幅度)。從這些模擬結果，得到了以下結論。
模擬得到的光幅度分布具有圖25所示的兩個峰，當這兩個峰之間的距離c增大時，3分貝帶寬就增大。因此，3分貝帶寬隨著距離c的改變迅速改變。當兩個峰之間的谷部分b(光幅度分布中心附近的一部分)加深的時候，波紋就增大。本發明的發明人還發現隨著距離c的增加，谷部分b自然地加深。加寬了的3分貝帶寬增大了波紋，而如果波紋超過了例如1分貝，那麼1分貝帶寬就被分開了，使得1分貝帶寬變窄。
結果是，在圖20A、20B和21所示的現有技術結構裡，如果設計允許距離c增大，那麼3分貝帶寬就可以加寬，但是波紋也會增大，從而使1分貝帶寬變窄。
本發明的發明人還推斷，鄰頻串擾是在平緩底部a1和a2的影響下產生的。
根據這一推斷，本發明的發明人已經想出了一種方法來加寬1分貝帶寬，降低波紋並控制鄰頻串擾。具體而言，本發明的發明人認為，如果從陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的光輸入波導輸出進入第一個平板波導的光幅度分布，在第一個平板波導的入口，跟以下光幅度分布形狀相吻合，就能得到有利的結果。
也就是說，如果圖25中即將進入第一個平板波導的光的幅度分布的形狀中谷部分b很淺，圖25中的距離c(兩端的峰之間的距離)很大，而且沒有圖25所示的任何平緩的底部a1、a2，就能獲得以上效果。本發明的發明人還發現，在圖21所示的結構裡，兩個狹窄波導部分8之間很大的距離和很大的寬度對1分貝帶寬內起伏、波紋和鄰頻串擾的影響特別大。所以，本發明的發明人認為在光輸入波導輸出端上更好的光波導電路結構是不包括圖21所示的縫隙的結構。
通過利用光束傳播方法進行模擬，本發明的發明人還獲得了背景實例中光的幅度分布，在圖23和24中給出。在這一模擬中，每一個光輸入波導12的寬度W1都被設置成6.5微米，拋物錐型波導20的長度L8被設置成900微米，拋物錐型波導20輸出端的寬度W8被設置成50微米，多模式接口波導21的長度L9被設置成500微米，多模式接口波導21的寬度W9被設置成25微米。
結果是，圖23所示結構中的光幅度分布跟圖26所說明的一樣，圖24所示結構的光幅度分布跟圖27所說明的一樣。
具有拋物錐型波導20的結構中，光的幅度分布的峰從2降到了1，如圖26所示。另一方面，具有多模式接口波導21的結構中，光的幅度分布在多模式接口波導21輸出端有三個峰，如圖27所示。而這一形狀對於提高底部a1和a2並不是很有效，如圖28所示。
更進一步，發現拋物錐型波導20很難按照設計意圖形成，因為它的斜線是彎曲的。這一點使得成品率很低。
於是，本發明的發明人又得出結論，提出的圖23和24所示的兩種結構都不能具備光信號多路復用器/多路分離器的第一項到第三項必備的能力。
為了得到陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的結構，這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小，本發明的發明人將注意力集中在光輸入波導和第一個平板波導之間連接點的結構上，進行了各種的嘗試。
作為這些嘗試的結果，本發明的發明人發現了一種方法，用這種方法能夠獲得從光輸入波導輸出進入第一個平板波導的光的更可取的光幅度分布。通過將寬度足以實現多模式的多模式波導跟至少一個或者多個光輸入波導的輸出端相連，構成朝著陣列波導的方向至少一部分多模式波導的寬度逐漸增大的波導，獲得了這一更好的光幅度分布，在這一光幅度分布中，峰之間的距離c』很大，谷部分b』很淺，底部被消掉，如圖5所示。
更具體地說，朝著第一個平板波導方向的寬度逐漸增大的一段梯形波導跟光輸入波導的輸出端相連，梯形波導的上底(面對光輸入波導的一側)比光輸入波導寬，從而使梯形波導在它的整個長度上都比光輸入波導寬。這樣一來使得從光輸入波導輸出進入第一個平板波導的光的幅度分布在第一個平板波導的入口形成，例如，如圖5所示的形狀，成為可能。
本發明的發明人認為，這一現象的機理如下。通過將進入梯形波導的光入口上的歸一化頻率設置成2.4或者更多，沿著這一梯形波導，光被展寬，成為多模式光幅度分布。然後，這束光沿著這一梯形波導傳播，同時改變光的幅度分布。因為朝著陣列波導的方向這一梯形波導的寬度不斷增大，所以，光在傳播的同時，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間的距離c』。
根據以上研究結果，本發明將這一多模式波導，比方說前面描述過的梯形波導，放置在光輸入波導的輸出端，朝著陣列波導的方向，這一多模式波導的寬度不斷增加。這使得從光輸入波導輸出進入第一個平板波導的光幅度分布，在第一個平板波導的入口形成，例如，圖5所示的形狀成為可能。在獲得的光幅度分布中，兩端上峰之間的距離c』很大，而且沒有圖25所示的任何平緩的底部a1、a2。因此，本發明能夠提供這樣一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，它的1分貝帶寬很寬，波紋b』很小，鄰頻串擾很小。
可以在，例如，光輸入波導和梯形波導之間放置比光輸入波導窄的一段直波導。因為存在這一段直波導，所以，如果這一光輸入波導有一段彎曲的部分，而且在光經過了這一段彎曲部分以後，光密度分布的中心位置偏離了輸入波導寬度方向上的中心，那麼，當光沿著直波導傳播時，光密度分布的中心位置就能移到直波導的中心位置。這樣，光密度的中心就能在梯形波導寬度方向上的中心點上輸入。
利用光電路的互易性，可以形成陣列波導光柵類型的光多路復用器/多路分離器。因此，有可能獲得一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，當朝著陣列波導的方向至少一部分波導的寬度逐漸增大的一段多模式波導跟每一光輸出波導的輸入端相連的時候，它的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾也很低。寬度逐漸增大的這樣一種波導的一個實例是一段梯形波導，它比光輸出波導寬，而且它的寬度在朝著陣列波導的方向不斷增大。
前面描述的本發明中的波導沒有圖21所示的那種複雜的結構，而是很簡單。因此，製作起來非常容易，它使得陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的成品率很高。
圖1A原理性地說明本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的一個實施方案主要部分的工作原理。圖1B放大了圖1A中虛線A圈出的一片區域。圖2進一步說明圖1B中放大了的圖裡一段光輸入波導12一段的細節。
圖1A說明這第一個實施方案中的結構跟圖19A、19B、20A和20B所示的現有技術中的陣列波導光柵的結構相似。這第一個實施方案跟現有技術中的實施方案的差別在於，如同圖1B和2清楚地說明的一樣，比光輸入波導12窄的一段直波導(狹窄的直波導)1跟每一段光輸入波導12的輸出端連接，差別還在於，比光輸入波導12寬，寬度在朝著第一個平板波導13的方向上逐漸增大的一段梯形波導5，跟每一直波導1的輸出端相連。梯形波導5的斜線3基本上是直的。
如圖2所示，本發明的梯形波導5的上底4(寬度為W3)比跟它連接的一個光波導12的寬度(W1)寬。梯形波導5的寬度以錐角q增大。這一結構使得梯形波導5在這一梯形波導5的整個長度上，比跟它連接的一段光輸入波導12寬。這一梯形波導5的下底6略微彎曲，在下底6上，這一梯形波導5的寬度是W4。
在圖2所示光波導電路的結構中，每一段梯形波導5都通過直波導1跟作為單模式波導的相應光輸入波導12的輸出端連接。這一梯形波導5的功能是作為一段多模式波導，它的寬度足以實現多模式，它的功能是還作為一段多模式加寬波導，沿著光向前傳播的方向，它的寬度逐漸增大。
每一直波導1寬度方向上的中心剛好跟與它相連的梯形波導5輸入端4(上底)寬度方向上的中心吻合。每一直波導1將經過了直波導1連接的一段光輸入波導12的光信號的功率中心移到直波導1寬度方向上的中心，從而使光信號的功率中心進入梯形波導5輸入端4寬度方向上的中心。直波導1的寬度是W2，它的長度是L1；在這第一個實施方案裡，以上參數可以按照以下方式設置每一個光輸入波導的寬度W1=6.5微米；直波導1的寬度W2=3.0微米；直波導1的長度l=500微米；梯形波導5上底4的寬度W3=20.0微米；錐角q=0.4°，梯形波導5下底6的寬度W4=35.0微米。第一個實施方案中這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器有一個功能，它能夠複合和分離1.55微米頻帶內大約0.8納米波長間隔(換句話說，頻率為100GHz)的光信號。
於是，第一個實施方案的結構就出來了。在第一個實施方案裡，跟現有技術中的陣列波導光柵相似，光輸入波導12跟，例如，發射一側的光纖(沒有畫出)相連，從而將經過了波分復用的光引入到光輸入波導12中來。然而，第一個實施方案中經過了光輸入波導12的光進入直波導1，它的光功率中心被移到直波導1的中心，從而將光功率中心輸入梯形波導5寬度方向上的中心。
通過將歸一化頻率(V值)設置成2.4或者更大，輸入梯形波導5的光沿著波導的寬度方向被展寬，成為多模式光幅度分布。然後，光沿著梯形波導5傳播，同時改變它的光幅度分布。因為朝著第一個平板波導13的方向，梯形波導5的寬度逐漸增大，因此，隨著光的傳播，光幅度分布的底部被消掉，光幅度分布逐漸地增大整體分布寬度。
圖4給出了光幅度分布的模擬結果。如圖4所示，剛剛從直波導1出來進入梯形波導5的光的幅度分布有一個峰。在那以後，光的幅度分布出現了另一個峰(總共兩個峰)。隨著光沿著梯形波導5傳播，光的幅度分布逐漸改變它的形狀，當光到達梯形波導5的輸出端(下底6)時，形成4個峰。
圖5說明梯形波導5輸出端的光幅度分布。跟圖25所示的光幅度分布相比，圖5所示的光幅度分布在兩端的峰之間有一個最大距離c』，淺谷部分b』和更好的底部(兩端都有)。
根據這第一個實施方案，每一個直波導1和每一個梯形波導5都跟對應光輸入波導12的輸出端連接，從而使光幅度分布按照上述方式改變。這樣，在梯形波導5輸出端(換句話說，在第一個平板波導13的入口)光的幅度分布有4個峰，如圖5所示。這樣就能夠提供一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，其中的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小。
如同圖4清楚地說明的那樣，上述光幅度分布沿著梯形波導5的長度方向改變。因此，梯形波導5輸出端的光幅度分布可以通過適當地設置梯形波導5的長度來改變。在這第一個實施方案的結構中，通過按照陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的規範之類設置梯形波導5的長度、寬度和錐角q，有可能製作出具有上述特性的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。
此外，跟圖21所示的結構不一樣，這第一個實施方案有一個簡單的結構，其中每一個直波導1和每一個梯形波導5跟對應的光輸入波導12的輸出端相連，在這裡，梯形波導的寬度在朝著第一個平板波導13的方向上逐步增大，斜線3基本上是直的。因此，可以以很高的成品率很容易地製作陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。
下面將描述前面介紹過的第一個實施方案的具體實例。首先，按照以下製作方法製作擁有第一個實施方案的結構的這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。例如，為了製作一個陣列波導光柵，首先採用火焰水解沉積(flame hydrolysis deposition)在矽基底上形成一個底部覆蓋層和一個核心層。然後，準備一個遮光膜，在遮光膜的上面畫上了陣列波導光柵的波導結構，用光刻法通過遮光膜印上去，通過反應離子刻蝕就將陣列波導光柵圖案印到了核心層上。然後再一次採用火焰水解沉積方法形成一個上覆蓋層。這樣就獲得了一個光信號多路復用器/多路分離器。
表2
對於表2所示的實例，模擬了光的幅度分布，跟前面第一個實施方案中討論的相似。作為結果，如圖6所示，在這個實例中，光幅度分布隨著光沿著梯形波導5傳播而改變，當光到達梯形波導5的輸出端(下底6)時，變成有兩個峰。在梯形波導5輸出端，光的幅度分布的形狀用圖7說明。由此得出結論，跟圖25所示光幅度分布相比，圖7所示的光幅度分布在這些峰之間有很大的距離c』，很淺的谷部分b』，以及好得多的底部(在兩端)。
對第一個實施方案中第一個到第三個實例的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的損耗隨波長的變化進行了測量，獲得了表3所示的結果。從表3可見，它們的特性都比圖22的實例中的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的損耗隨波長的變化特性要好。
表3
在實例1中，梯形波導5的下底6上光的幅度分布有4個峰，而在實例4中有兩個峰。然而，在實例4中，這些峰之間的距離c』也很大，谷部分b』很淺，底部(兩端)按照合適的方式上升。因此，在實例4中也可能提供一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，其中1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小。
下一步，採用實例2中的值，設計和製作了三個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。對這三個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器進行了測量，以獲得損耗隨波長的變化特性，表4裡的結果說明這些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器之間產品的變化非常小。在表4中，這些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器分別叫作第一個光信號多路復用器/多路分離器、第二個光信號多路復用器/多路分離器和第三個光信號多路復用器/多路分離器。跟提出的實例中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的損耗隨波長的變化特性相比，第一個到第三個光信號多路復用器/多路分離器的特性更好。
表4
如果標準為，例如，1分貝帶寬是0.35納米或者更大，波紋是0.5分貝或者更小，鄰頻串擾是-26分貝或者更小，那麼，表4所示的所有這些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器都滿足這一標準。當這一標準改成1分貝帶寬為0.4納米或者更寬的時候，它們仍然是可以接受的產品。
如上所述，通過評估前面討論過的實施方案的具體實例1～3的結果，更加確認了第一個實施方案的有效性。
下面給出的說明針對的是本發明陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的第二個實施方案。在描述第二個實施方案的時候，在描述第一個實施方案時已經說明過的部分這裡不再討論。圖8說明第二個實施方案中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器裡，光輸入波導12的輸出端和第一個平板波導13之間連接處的結構。第二個實施方案的結構幾乎跟第一個實施方案的結構一樣。但是，第二個實施方案跟第一個實施方案有所不同，不同之處在於直波導1被省去了，每一個梯形波導5直接跟相應的光輸入波導12的輸出端相連。
這第二個實施方案被設計成使得沿著光輸入波導12傳播的光的密度的中心位置不偏離光輸入波導12寬度方向上的中心位置。因此，可以用梯形波導5適當地改變光的幅度分布，而不需要第一個實施方案中的直波導1。按照同樣的機制，可以獲得跟第一個實施方案的效果相同的效果。
對第二個實施方案中的光幅度分布進行了模擬，每一個光輸入波導12的寬度W1都被設置成6.5微米，梯形波導5上底4的寬度W3被設置成20.0微米，錐形角q被設置成0.4°，梯形波導5下底6的寬度W4被設置成35.0微米。模擬結果在圖9裡給出，梯形波導5下底6上光的幅度分布在圖10裡給出。如圖10所示，在這第二個實施方案裡，跟第一個實施方案類似，梯形波導5輸出端的光幅度分布的峰之間的距離c』很大，谷部分b』很窄，底部上升得適當。
於是，跟第一個實施方案一樣，第二個實施方案提供了一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，它的1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小。
下一步，將描述本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的第三個實施方案。在描述第三個實施方案的時候，描述第一個和第二個實施方案的時候已經描述了的部分將不再討論。圖11A和11B說明第三個實施方案中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，光輸入波導12和第一個平板波導13之間連接處的結構。
第三個實施方案的結構幾乎跟第一個實施方案的結構一樣。但是，第三個實施方案跟第一個實施方案相比有所不同，差別在於在直波導(狹窄直波導)1輸出端和梯形波導5之間提供了相等或者不變寬度的波導9，它的寬度跟梯形波導5的窄端(上底4)的寬度相同。利用這一結構，寬度不變的波導9和梯形波導5構成了第三個實施方案中的多模式波導。
既然第三個實施方案的結構跟第一個實施方案的結構幾乎完全相同，所以，直波導1將光功率中心移到直波導1的中心，並將光輸入寬度不變波導9寬度方向上的中心。通過將歸一化頻率(V值)設置成2.4或者更大，輸入不變寬度波導9的光沿著波導的寬度方向被展寬，成為多模式光幅度分布，然後進入梯形波導，並沿著梯形波導5傳播，同時跟第一個實施方案中一樣，改變光的幅度分布。
圖12說明第三個實施方案中光幅度分布的模擬結果。進行模擬的時候，將每一個光輸入波導12的寬度W1設置成6.5微米，直波導1的寬度W2設置成3.0微米，直波導1的長度L1設置成500微米，寬度不變波導9的寬度W3(梯形波導5上底4的寬度)設置成20.0微米，等寬波導9的長度L2設置成250微米，錐角q設置成0.4°，梯形波導5的下底6的寬度W4設置成35.0微米。梯形波導5輸出端(下底6)的光幅度分布如圖13所示。
如圖12和13所示，在第三個實施方案裡，光剛剛從直波導1出來，要進入不變寬度波導9之前，光的幅度分布中有一個峰。在那以後，光的幅度分布上包括了又一個峰(總共兩個峰)。當光沿著梯形波導5傳播的時候，逐漸改變光幅度分布的形狀，當光到達梯形波導5輸出端(下底6)的時候，形成了三個峰。在第三個實施方案裡，跟第一個實施方案相似，在梯形波導5輸出端光的幅度分布中，峰之間的距離c』很大，谷部分b』更淺，跟圖27所示的光幅度分布相比，底部更好。
因此，通過同樣的機制，在第三個實施方案中也可以獲得第一個實施方案中相同的效果。
表5
表6
將表6中的值跟表1中的值相對比，它們說明了提出的實例中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的特性，很顯然，實例5～7中所有陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的1分貝帶寬都等於或者大於提出的實例的1分貝帶寬，而且在實例5～7中串擾一點都沒有變壞。此外，在實例5～7的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，波紋保持在0.15分貝或者更小。
下一步，利用實例5中的值，設計和製作了三個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。對每一個陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器進行測量，得到了損耗隨波長的變化特性，表7所示的結果證實了這些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器之間的差別很小。在表7裡將這些陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器分別叫做第四個光信號多路復用器/多路分離器、第五個光信號多路復用器/多路分離器和第六個光信號多路復用器/多路分離器。跟提出的實例中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器損耗隨波長的變化特性相比，第四到第六個光信號多路復用器/多路分離器的特性更好。例如，當可以接受的產品的標準是-26分貝或者更小的時候，表7中所有的光信號多路復用器/多路分離器都滿足這一標準。這是因為第三個實施方案中光輸入波導12和第一個平板波導13之間連接處的結構比提出的實例中縫隙一樣的波導50更簡單，這樣，產品尺寸上的起伏就可以降低。
表7
如上所述，通過評估前面討論的實施方案中實例5～7的結果，更加確定了第三個實施方案的有效性。
下面要描述的是本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的第四個實施方案。圖15說明了第四個實施方案裡光輸入波導12輸出端跟第一個平板波導13之間連接處的結構。第四個實施方案中的結構幾乎跟第三個實施方案中的結構完全相同。但是，第四個實施方案不同於第三個實施方案，其中的直波導1被省去了。
類似於第二個實施方案，第四個實施方案被設計成光沿著光輸入波導12傳播的時候，光密度的中心位置不會偏離光輸入波導12寬度方向上的中心位置。因此，光幅度分布可以通過等寬波導和梯形波導5來適當地改變，而不需要直波導1。這樣，就可以在第四個實施方案中獲得跟第三個實施方案中的效果相同的效果。
對第四個實施方案中光的幅度分布進行了模擬，模擬的時候將每一個光輸入波導12的寬度W1都設置成6.5微米，等寬波導9的寬度W3(梯形波導5上底4的寬度)設置成20.0微米，等寬波導9的長度L2設置成250微米，錐角q設置成0.4°，梯形波導5下底6的寬度W4設置成35.0微米。模擬結果在圖16中給出，梯形波導5下底6的光幅度分布在圖17裡說明。
在第四個實施方案裡，跟前面討論過的其它實施方案類似，梯形波導5輸出端光的幅度分布中，峰之間的距離c』很大，谷部b』相對較淺，底部適當地上升了。
對具有上述參數的第四個實施方案中的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的傳輸譜進行了測量，以獲得它的損耗隨波長的變化特性。得到的結果在圖18裡給出。圖18中損耗隨波長變化的特性曲線的前部很平坦。從圖18可以看出，這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器性能非常好，它的1分貝帶寬是0.8納米，鄰頻串擾是-28分貝，波紋是0.2分貝。
這樣就證實了具有前面提到的良好性能的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器可以用前面討論的實施方案中描述的本發明的新結構來提供。
本發明並不局限於前面討論的實施方案，而是可以進行各種改進。舉例來說，前面討論過的實施方案相對於相應光輸入波導12的光輸入波導12中提供的梯形波導5，可以在至少一個或者多個光輸入波導12的輸出端提供。還有，可以在至少一個或者多個光輸出波導16的輸入端提供朝著第二個平板波導15的方向寬度逐漸增大的梯形波導5。或者，可以同時在至少一個或多個光輸入波導12的輸出端和至少一個或多個光輸出波導16的輸入端提供梯形波導5。在至少一個或者多個光輸出波導16提供梯形波導5的時候，第一個實施方案裡描述的直波導1可以放置在光輸出波導16和梯形波導5之間。就象第三個實施方案和第四個實施方案中一樣，還可以在光輸出波導16和梯形波導5之間形成寬度不變的波導9和直波導(狹窄的直波導)1。
如果在光輸出波導16採用梯形波導5，梯形波導5就必須比光輸出波導寬。另一方面，如果在光輸出波導16和梯形波導5之間放置直波導1，那麼，直波導1就必須比光輸出波導16窄。
本發明沒有對梯形波導的寬度、長度和錐角，直波導的寬度和長度，以及寬度不變波導的長度，加以任何限制，這些參數都被適當地設置。如果這些參數按照陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的規範，同時根據例如圖4、6、9、12和16所示的光幅度分布模擬結果來設置，那麼，這樣的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器會具有上述實施方案所描述的優良性能。
要應用到本發明中陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器去的多模式波導，不必包括一個梯形波導。多模式波導足夠寬以實現多模式，並且它至少有一部分的寬度在朝著陣列波導的方向上逐漸增大，這樣就足夠了。
在以上實施方案中，將例如圖2、8、11A、11B和15所示的本發明的光波導電路的結構用作陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器的部分電路結構。但是，除了陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器以外，本發明的光波導電路可以用於任何電路結構。
應用於本發明中光波導電路的多模式波導不必包括梯形波導。多模式波導的寬度足以實現多模式，並且多模式加寬波導至少有一部分的寬度在朝著光傳播的方向上逐漸增大，這樣就足夠了。
根據本發明的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，寬度足以實現多模式的多模式波導跟，例如，光輸入波導的輸出端連接，而且，這一多模式波導至少有一部分的寬度在朝著陣列波導的方向逐漸增大。舉例來說，朝著陣列波導方向寬度逐漸增大，斜邊幾乎是直線的梯形波導，可以跟光輸入波導的輸出端連接，這一梯形波導比光輸入波導寬。
由於具有前面描述的結構特性，本發明中這種結構的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器能夠沿著作為多模式分布的梯形波導的寬度方向衍射光，當光沿著陣列波導(朝著第一個平板波導)傳播的時候，改善光幅度分布底部的上升，並增大光幅度分布中峰之間的距離。
在本發明中這種結構的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，1分貝帶寬很寬，波紋很小，鄰頻串擾很小。於是，這種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，作為波分復用光信號多路復用器/多路分離器，具有良好的性能。除此以外，本發明中結構非常簡單，因此，能夠提供成品率很高、容易製作的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器。
這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器利用了光電路的互易性。因此，當多模式波導，在它的至少一部分波導上寬度在朝著陣列波導的方向逐漸增大，跟光輸出波導的輸入端連接的時候，本發明的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器也可能獲得同樣的效果。寬度逐漸增大的這種波導的一個實例是梯形波導，它的寬度在朝著陣列波導的方向上逐漸增大，它的斜邊基本上是直的，它的寬度比光輸出波導寬。
還可以用一種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器獲得上面介紹的效果，這種陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器中，在梯形波導的窄端形成跟梯形波導窄邊一樣窄的寬度不變的波導。
本發明的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器能夠使梯形波導輸出的光的密度分布的整個形狀不會變形。這是通過在光輸入波導和梯形波導之間提供比光輸入波導窄的直波導來實現的。或者，這是通過在形成寬度不變波導的結構中，在窄波導和跟它連接的一段光輸入波導之間，提供一段窄直波導來實現的。由於存在這一直波導或者窄直波導，如果每一段光輸入波導都有一段彎曲部分，而且在光經過了這一彎曲部分以後，光密度分布的中心位置偏離了光輸入波導寬度方向上的中心位置，那麼，當光經過了直波導以後，光密度分布的中心位置就可以移到直波導的中心位置。這樣，光密度中心可以輸入梯形波導寬度方向上的中心。
這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器利用了光電路的互易性。因此，利用本發明的陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，其中在梯形波導和跟它連接的一段光輸出波導之間放置了比光輸出波導窄的直波導，也可以獲得上述效果。除此以外，本發明中這一陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，其中窄直波導放置在等寬波導和跟它連接的一段光輸出波導之間，可以提供同樣的效果。
本發明的光波導電路包括一個單模式波導和一個多模式波導，這個多模式波導有一個多模式加寬波導，它跟所述單模式波導連接，它的寬度在光向前傳播的方向上逐步增大。因此，隨著光的傳播，有可能改善單模式波導輸出的光的幅度分布底部的上升，並增大光幅度分布的峰之間的距離。將這種結構用於各種電路結構，比方說陣列波導光柵類型的光信號多路復用器/多路分離器，可以獲得要分開的光的平坦度得到改善這樣的效果。
在本發明的光波導電路裡，如果多模式加寬波導是所述梯形波導，那就可以用一種非常簡單的結構獲得以上效果。
顯而易見，利用以上思想，有可能對本發明進行各種改進和修改。因此應當明白，在以下權利要求的範圍以內，本發明可以用不同於這裡具體描述的方式的方式來實踐。
權利要求
1．一種光波導，包括一段單模式波導；一段多模式波導，用來實現多模式，並跟所述單模式波導相連，這一多模式波導是一多模式加寬波導，它的寬度在朝著光傳播的方向上逐漸增大。
2．權利要求1的光波導，其中多模式加寬波導的形狀是梯形，第一個和第二個底由斜邊連接起來。
3．權利要求2的光波導，其中的單模式波導包括寬度為第一個寬度的一段光輸入波導和寬度為小於第一個寬度的第二個寬度的一段直波導，所述直波導的第二個寬度還小於第一個和第二個底的寬度。
4．權利要求1的光波導，其中的多模式波導包括一段寬度不變的波導，跟所述單模式波導相連，還包括一段梯形波導，跟所述寬度不變波導相連，作為所述多模式加寬波導。
5．權利要求4的光波導，其中的單模式波導包括寬度為第一個寬度的一段光輸入波導，和寬度為小於第一個寬度的第二個寬度的一段直波導，所述直波導的第二個寬度還小於第一個和第二個底的寬度。
6．一種陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，包括至少一段光輸入波導；跟所述至少一段光輸入波導的輸出端連接的第一個平板波導；一個陣列波導，跟第一個平板波導的輸出端連接，是並列放置的多個信道波導，用於發射經過了第一個平板波導的光，這些信道波導具有不同的預定長度；跟所述陣列波導的一個輸出端連接的第二個平板波導；跟第二個平板波導的一個輸出端連接的至少一段光輸出波導；和至少一段多模式波導，連接在至少一根光輸入波導之一和第一個平板波導之間，或者連接在第二個平板波導和至少一段光輸出波導之間，所述至少一段多模式波導包括一段多模式波導，用來實現多模式，是一段多模式加寬波導，寬度在朝著一個設置的波導方向上逐漸增大。
7．權利要求6的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中所述至少一段輸入波導包括並列放置的多個輸入波導，所述至少一個輸出波導包括並列放置的多個輸出波導。
8．權利要求6的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中多模式加寬波導的形狀是梯形，它的第一個的和第二個底由斜邊連接起來。
9．權利要求6的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中的單模式波導包括寬度為第一個寬度的一段光輸入波導和寬度為小於第一個寬度的第二個寬度的一段直波導，所述直波導的第二個寬度還小於第一個和第二個底的寬度。
10．權利要求6的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中的多模式波導包括一段寬度不變的波導，跟所述單模式波導連接，還包括一段梯形波導，跟所述寬度不變的波導連接，作為所述多模式加寬波導。
11．權利要求6的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中的單模式波導包括寬度為第一個寬度的一段光輸入波導，和寬度為小於第一個寬度的第二個寬度的一段直波導，所述直波導的第二個寬度還小於第一個底和第二個底的寬度。
12．權利要求7的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中多模式加寬波導的形狀是梯形，它的第一個底和第二個底由斜邊連接起來。
13．權利要求7的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中的單模式波導包括寬度為第一個寬度的一段光輸入波導，以及寬度為小於第一個寬度的第二個寬度的一段直波導，所述直波導的第二個寬度還小於第一個底和第二個底的寬度。
14．權利要求7的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中的多模式波導包括一段寬度不變的波導，跟所述單模式波導連接，還包括一段梯形波導，跟所述寬度不變的波導連接，作為所述多模式加寬波導。
15．權利要求7的陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，其中的多模式波導包括一段寬度不變的波導，跟所述單模式波導連接，還包括一段梯形波導，跟所述寬度不變的波導連接，作為所述多模式加寬波導。
16．一種陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，包括單模式波導裝置，用於傳播單模式光信號；用於傳播多模式光信號的多模式波導裝置，跟所述單模式波導裝置連接，所述多模式波導包括多模式加寬波導裝置，它的寬度在朝著一個設置的波導的方向上逐漸增加。
17．一種陣列波導光柵光信號多路復用器/多路分離器，包括用於接收光信號的輸入光波導裝置；跟所述光輸入波導裝置一個輸出端連接的第一個平板波導裝置；陣列波導裝置，跟第一個平板波導裝置的一個輸出端連接，用於傳輸經過了第一個平板波導的光；第二個平板波導裝置，跟所述陣列波導裝置的一個輸出端連接；跟第二個平板波導裝置的一個輸出端連接的輸出光波導裝置；和多模式波導裝置，至少一個多模式波導連接在至少一個光輸入波導之一和第一個平板波導之間，或者在第二個平板波導和至少一個光輸出波導之間，所述至少一個多模式波導用於實現多模式，並包括多模式加寬波導裝置。
全文摘要
一種陣列波導光柵類型的光多路復用器/多路分離器,它的1分貝帶寬很寬,波紋很小,鄰頻串擾能夠得到控制。在基片上形成波導形成部分。這一波導形成部分包括光輸入波導、第一個平板波導、包括並列放置的多個信道波導的陣列波導、第二個平板波導、和多個並列放置的光輸出波導。在至少一個或多個光輸入波導的輸出端放置比光輸入波導窄的一段單模式直波導。在直波導輸出端放置其寬度在朝著陣列波導的方向上逐漸增大的一段多模式梯形波導。
文檔編號G02B6/293GK1302130SQ0013629
公開日2001年7月4日 申請日期2000年12月27日 優先權日1999年12月27日
發明者柏原一久, 奈良一孝 申請人:古河電氣工業株式會社