本發(fā)明涉及光通信器件領域，具體是涉及一種基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器及方法。

背景技術：

超寬帶寬3dB分合束器是光通信中偏振復用等應用的一個重要器件。目前使用的3dB分束器主要有：Y分支3dB分束器、1×2多模干涉儀、基于消逝場的3波導分束器。

Y分支3dB分束器雖然可以實現(xiàn)超寬帶寬的3dB分束，但是由于存在重要的精細結構，所以需要很高的加工精度，成本很高。

1×2多模干涉儀的主要缺點是帶寬不寬，需要針對不同波段分別設計。

基于消逝場的3波導分束器應用了3個梯形的波導，入射波導收窄到相當小的程度，使光泄露后進入兩個出射波導，這種結構雖然可以做得非常短，但也存在重要的精細結構，所以也需要很高的加工精度，成本很高。

因此，現(xiàn)有的3dB分合束器需要很高的加工精度、加工成本高，或者帶寬較窄。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器及方法，能夠實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬3dB分合束，且不需要很高的光刻精度，工藝復雜度低，成本低。

本發(fā)明提供一種基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器，該3dB分合束器包括軸對稱波導、第一梯形波導、第二梯形波導、第一彎曲波導、第二彎曲波導，軸對稱波導的對稱軸與傳播方向平行，軸對稱波導在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到一定寬度；第一梯形波導、第二梯形波導對稱布置在軸對稱波導的兩側，在定向耦合區(qū)，第一梯形波導、第二梯形波導的寬度均逐漸加寬；第一彎曲波導與第一梯形波導連接，連接處寬度相等；第二彎曲波導與第二梯形波導連接，連接處寬度相等；第一彎曲波導、第二彎曲波導沿軸對稱波導的對稱軸對稱布置。

在上述技術方案的基礎上，入射光由3dB分合束器的一端入射，進入軸對稱波導，在定向耦合區(qū)，對稱的耦合到第一梯形波導與第二梯形波導中；當?shù)谝惶菪尾▽c第二梯形波導的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；第一梯形波導中的光由第一彎曲波導引出，第二梯形波導中的光由第二彎曲波導引出，最終從3dB分合束器的另一端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB分束。

在上述技術方案的基礎上，入射光由3dB分合束器的另一端入射，分別進入第一彎曲波導、第二彎曲波導，第一彎曲波導中的光入射到第一梯形波導中，第二彎曲波導中的光入射到第二梯形波導中，第一梯形波導、第二梯形波導中的光在傳播過程中逐漸耦合到軸對稱波導中，當?shù)谝惶菪尾▽c第二梯形波導的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；最終從軸對稱波導左端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB合束。

在上述技術方案的基礎上，所述軸對稱波導在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到不小于制作工藝最小制作線寬的寬度。

在上述技術方案的基礎上，在定向耦合區(qū)，所述第一梯形波導、第二梯形波導的寬度均由不小于制作工藝最小制作線寬的寬度逐漸加寬。

本發(fā)明還提供一種應用在上述3dB分合束器的基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束方法，包括以下步驟：

入射光由3dB分合束器的一端入射，進入軸對稱波導，在定向耦合區(qū)，對稱的耦合到第一梯形波導與第二梯形波導中；當?shù)谝惶菪尾▽c第二梯形波導的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；第一梯形波導中的光由第一彎曲波導引出，第二梯形波導中的光由第二彎曲波導引出，最終從3dB分合束器的另一端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB分束；

入射光由3dB分合束器的另一端入射，分別進入第一彎曲波導、第二彎曲波導，第一彎曲波導中的光入射到第一梯形波導中，第二彎曲波導中的光入射到第二梯形波導中，第一梯形波導、第二梯形波導中的光在傳播過程中逐漸耦合到軸對稱波導中，當?shù)谝惶菪尾▽c第二梯形波導的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；最終從軸對稱波導左端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB合束。

在上述技術方案的基礎上，所述軸對稱波導在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到不小于制作工藝最小制作線寬的寬度。

在上述技術方案的基礎上，在定向耦合區(qū)，所述第一梯形波導、第二梯形波導的寬度均由不小于制作工藝最小制作線寬的寬度逐漸加寬。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

(1)本發(fā)明中的軸對稱波導在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到一定寬度；第一梯形波導、第二梯形波導對稱布置在軸對稱波導的兩側，第一梯形波導、第二梯形波導的寬度均逐漸加寬；第一彎曲波導與第一梯形波導連接，連接處寬度相等；第二彎曲波導與第二梯形波導連接，連接處寬度相等；第一彎曲波導、第二彎曲波導沿軸對稱波導的對稱軸對稱布置。當耦合區(qū)的長度足夠長時，波導寬度變化較慢，耦合過程是絕熱的，即可實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合。

(2)器件不存在精細尺寸，不需要很高的光刻精度，工藝復雜度低，容差大，成品率高，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器的俯視圖。

圖2是圖1的主視圖。

圖3是圖1沿A-A方向的剖視圖。

圖4是圖1沿B-B方向的剖視圖。

附圖標記：1-軸對稱波導，2-第一梯形波導，3-第二梯形波導，4-第一彎曲波導，5-第二彎曲波導。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束器，包括軸對稱波導1、第一梯形波導2、第二梯形波導3、第一彎曲波導4、第二彎曲波導5，軸對稱波導1的對稱軸與傳播方向平行，軸對稱波導1在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到一定寬度；第一梯形波導2、第二梯形波導3對稱布置在軸對稱波導1的兩側，在定向耦合區(qū)，第一梯形波導2、第二梯形波導3的寬度均逐漸加寬；第一彎曲波導4與第一梯形波導2連接，連接處寬度相等；第二彎曲波導5與第二梯形波導3連接，連接處寬度相等；第一彎曲波導4、第二彎曲波導5沿軸對稱波導1的對稱軸對稱布置。

本發(fā)明實施例還提供一種應用在上述3dB分合束器的基于梯形波導定向耦合器的超寬帶寬3dB分合束方法，包括以下步驟：

入射光由3dB分合束器的一端入射，進入軸對稱波導1，在定向耦合區(qū)，對稱的耦合到第一梯形波導2與第二梯形波導3中；當?shù)谝惶菪尾▽?與第二梯形波導3的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即可實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；第一梯形波導2中的光由第一彎曲波導4引出，第二梯形波導3中的光由第二彎曲波導5引出，最終從3dB分合束器的另一端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB分束。

入射光由3dB分合束器的另一端入射，分別進入第一彎曲波導4、第二彎曲波導5，第一彎曲波導4中的光入射到第一梯形波導2中，第二彎曲波導5中的光入射到第二梯形波導3中，第一梯形波導2、第二梯形波導3中的光在傳播過程中逐漸耦合到軸對稱波導1中，當?shù)谝惶菪尾▽?與第二梯形波導3的長度足夠長時，耦合過程是絕熱的，即可實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的耦合；最終從軸對稱波導1左端出射，實現(xiàn)覆蓋光通信O波段至U波段的超寬帶寬的3dB合束。

在實際應用中，軸對稱波導1在定向耦合區(qū)逐漸縮窄到不小于制作工藝最小制作線寬的寬度。在定向耦合區(qū)，第一梯形波導2、第二梯形波導3的寬度均由不小于制作工藝最小制作線寬的寬度逐漸加寬。

本領域的技術人員可以對本發(fā)明實施例進行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護范圍之內。

說明書中未詳細描述的內容為本領域技術人員公知的現(xiàn)有技術。