專利名稱：一種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器(以下簡稱DQPSK解調器)，本實用新型屬于通信領域。
背景技術：
目前，歐美、日本、中國等大部分主流運營商已經開始規劃和建設40G長途骨干網和城域網，其中AT&T、NTT> Verizon、TransTelecom、Telefonica、中國電信等運營商均已經或正在建設一定規模的40G網絡。在技術上來說，引入40G所面臨的幾個主要障礙是偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,簡稱PMD)容限、非線性容限、以及色散容限、級聯可重構光上下復用濾波導致的光譜劣化等。傳統調制方式已經滿足不了 40G的要求，而近期發展的差分四進制相移鍵控(Differential Quarter Phase Shift Key,簡稱DQPSK)格式在各種格式中因其優越的性能成為傳輸技術研究的熱點。與傳統的調制格式相比，光DQPSK調制具有非常窄的頻譜寬度和較高的頻譜利用率。作為四相位調制格式，在相同的·信息速率下，DQPSK的碼元速率僅為ニ進制信號的1/2，即用20Gb/s的碼元速率就可實現40Gb/s的信息傳輸速率。研究證明，DQPSK具有較大的色散容限、PMD容限和較大的非線性容限。目前采用自由光學器件エ藝與PLCエ藝制作DQPSK解調器已經產品化，其中Kylia、Optoplex, Photop公司使用自由光學器件エ藝制作DQPSK解調器，日本NEL采用PLCエ藝制作DQPSK解調器。PLC技術以其易于規模化、自動化生產，穩定性好，易于集成，在價格和性能方面都更有優勢等諸多特點，被認為是光通信產業的明日之星，具有非常廣闊的應用前景。并且，像這種高端器件，性能要求越高吋，PLC技術的優越性越明顯。PLC型DQPSK解調器是由多種不同材料構成，由于不同材料的熱膨脹系數不同，及制作エ藝誤差，從而導致應カ雙折射、波導結構不對稱及偏振模耦合等現象。因此，在平面波導中通常有較大的雙折射效應，對不同偏振狀態響應不同，這種現象稱為偏振相關頻率PDF或者偏振相關波長PDW。目前現有技術通常采用加半波片的方法來解決偏振相關性問題，該現有切縫技術的切縫面與波導軸線垂直，如圖3所示。在芯片的合適位置，用切片機先切ー個N微米寬的縫，切縫與波導垂直。然后將M微米厚的半波片插入縫中(NS M)，并加入匹配液，減小附加插損及回波損耗。由于半波片的材料折射率和ニ氧化硅波導的折射率并不能完全匹配，導致光信號到達波片的位置時會有較大的反射。此時，入射光線a在半波片表面反射，反射光線b沿原方向返回波導，從而導致回波損耗的劣化，光路圖如圖7所示。由于波導與波片之間相互垂直，反射光沿原方向返回，全部進入波導而使回波損耗較差，導致光信號到達波片的位置時會有較大的反射，反射光會増加器件的回波損耗，導致回波損耗這一指標變差，無法滿足器件的商用指標。
發明內容本實用新型的目的就是克服現有技術存在的問題和不足，提供ー種具有較小回波損耗的平面光波導型差分正交相移鍵控解調器。本實用新型所采用的技術方案是—種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀和半波片，所述馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂上設置有切縫，且切縫與其相鄰的波導之間具有一定的傾斜角度，所述的半波片設置于切縫內。所述的切縫寬度NS半波片的厚度M，且設置有半波片的切縫內加入有匹配液。所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂表面垂直,切縫面相對馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度。所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，切縫面相對切割波導面呈垂直角度。
·[0011]所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，切縫面相對馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度。本實用新型具有如下優點I、本實用新型的平面光波導型DQPSK解調器具有較小的回波損耗；2、本實用新型的平面光波導型DQPSK解調器，具有成本低、エ藝簡單，便于批量生產的優點。
圖I、本實用新型DQPSK解調器結構示意圖；圖2、DQPSK解調器的傳輸譜線；圖3、現有技術DQPSK解調器的切縫結構示意圖；圖4、采用水平方向上傾斜的切縫結構示意圖；圖5、采用在波導垂直截面方向上傾斜的切縫結構示意圖；圖6、采用在水平方向、波導垂直截面方向上同時傾斜的切縫結構示意圖；圖7、圖3切縫結構的光路示意圖；圖8、圖4切縫結構的光路示意圖；圖9、圖5切縫結構的光路示意圖；圖10、圖6切縫結構的光路示意圖。其中I、馬赫-曾德爾延遲干涉儀；2、90度混頻器；3、半波片；4、第一耦合器；5、第二稱合器；6、第三稱合器；7、第四耦合器；8、第五耦合器；9、切縫；10、90度加熱器；EF、波導軸線；a、入射光線；b、反射光線；GH、波導上表面中心線；IJ、波導下表面中心線；O、切縫平面AB⑶與波導上表面中心線GH的交點；01、切縫平面AB⑶與波導下表面中心線IJ的交點；[0036]A、B、C、D :垂直于波導軸線EF的切縫平面上的四個頂點；Al、BI、Cl、Dl :與切縫平面AB⑶的線AB有夾角a的傾斜切縫平面上的四個頂點；A2、B2、C2、D2 :與切縫平面AB⑶的線AD有夾角P的傾斜切縫平面上的四個頂點；A3、B3、C3、D3 :與切縫平面ABCD的線AB有夾角a、同時與線001有夾角P的傾斜切縫平面上的四個頂點。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型的平面光波導型DQPSK解調器做出進ー步的說明。本實用新型實施例采用平面光波導型DQPSK解調器為一個馬赫-曾德爾延遲干涉儀和ー個90度混頻器的組合結構，干涉儀兩臂之間有一個波特周期的時延。DQPSK解調器結構如圖I所示，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀1、90度混頻器2，半波片3，半波片3設置于平面光波導的馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂中間位置附近的切縫9內，該切縫與其相鄰的波導呈傾斜角設置，該傾斜角角度采用任意角度。其過程具體如下用切片機在平面光波導的馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂位置先切ー個N微米寬的縫，切縫與其相鄰的波導呈傾斜角設置。然后將M微米厚的半波片插入縫中，切縫縫寬同半波片厚度需N > M，半波片ー般為高分子材料或者石英材料。在插入半波片的切縫中加入匹配液，可以更一歩減小附加插損及回波損耗。本實用新型所述半波片插入的切縫有三種結構，第一種實施方式如圖4所示，切縫采用同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導表面在水平方向上傾斜一定角度a的位置，沿波導垂直截面方向進行切縫，即切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，切縫面相對切割波導面呈垂直角度，此時切縫平面A2B2C2D2與切縫平面ABCD的線AB有夾角a，該切縫于與其相鄰的波導不垂直。從俯視DQPSK解調器的角度，插入半波片的切縫面是同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導表面在水平方向上傾斜一定角度9。由于傾斜插入的半波片與切縫相鄰波導之間不再垂直，兩者之間由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是與原入射方向間有2 a的夾角，因此，反射光只有極少的部分反射回波導，從而能大大改善DQPSK解調器的回波損耗。插入半波片的切縫結構的第二種實施方式如圖5所示，切縫采用從垂直于同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導表面的位置，沿相對波導垂直截面傾斜一定角度3方向進行切縫，即所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂表面垂直，切縫面相對馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，此時切縫平面A1B1C1D1與切縫平面ABCD的線AB有夾角P，該切縫于與其相鄰的波導不垂直。從俯視DQPSK解調器的角度，DQPSK解調器中插入半波片的切縫ロ是同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導表面垂直。由于波導與傾斜插入的波片間不再垂直，兩者之間由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是與原入射方向間有2 0的夾角，因此，反射光只有極少的部分反射回波導，從而能大大改善DQPSK解調器的回波損耗。插入半波片的切縫結構的第三種實施方式如圖6所示，該切縫結構采用第一種實施方式和第二種實施方式的結合，即切縫采用同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導表面在水平方向上傾斜一定角度e的位置，沿相對波導垂直截面傾斜一定角度0方向進行切縫，即所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，切縫面相對馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度。此時切縫平面A3B3C3D3與切縫平面ABCD的線AB有夾角a、同時與切縫平面ABCD與波導上表面中心線GH的交點和切縫平面ABCD與波導下表面中心線IJ的交點相連的線OOl有夾角P，該切縫于與其相鄰的波導不垂直。該切縫在沿馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩臂波導水平方向上傾斜一定角度a，且相對于馬赫-曾德爾延遲干渉儀兩臂波導垂直截面方向上傾斜一定角度P。由于傾斜插入的半波片與切縫相鄰波導之間不再垂直，兩者之間由于折射率不完全匹配而造成的界面反射不再沿原入射方向返回，而是與原入射方向間在水平方向上有2 a的夾角、在波導垂直截面方向上有2 0的夾角，因此，反射光只有極少的部分反射回波導，從而能大大改善回波損耗。采用本實用新型結構的DQPSK解調器其工作過程具體如下=DQPSK解調器包括一個馬赫ー澤得時延干涉儀I和ー個90度混頻器2，馬赫ー澤得時延干涉儀兩臂之間有ー個波特周期的時延。任意偏振態入射的DQPSK光信號首先被第一耦合器4分成功率相等的兩個支路，這兩個支路分別進入馬赫ー澤得時延干涉儀I的兩臂中，然后經過第二耦合器5、 第三耦合器6，最后分別在第四耦合器7、第五耦合器8處相遇，從而發生干渉。如果攜帶信息的兩相鄰碼元的光載波發生相長干涉，那么光功率從干涉儀的其中ー個端ロ輸出；反之，如果光載波發生相消干渉，那么光功率從馬赫ー澤得時延干涉儀的另ー個端ロ輸出。因此，干渉的結果使得馬赫ー澤得時延干涉儀兩個輸出端ロ攜帯了功率相同，但邏輯上相反的光信號，從而實現了相位調制到幅度調制的轉換，即解調制。90度加熱器10使得進入第四耦合器7、第五耦合器8的光之間有/2的相位差，也可以稱為“I”與“Q”支路，在傳輸譜線上表現為1支路的兩路互補的輸出光譜II、12與Q支路的兩路互補的輸出光譜Q1、Q2在頻域上錯開1/4 FSR，DQPSK解調器的傳輸譜線如圖2所示。DQPSK解調器必須是低偏振相關的。由于偏振相關性而造成的頻率失配對Q值的影響較大，在相同比特率下，DQPSK解調器比DPSK解調器大4倍。為了保證必須的Q值代價DQPSK解調器的偏振相關頻率要450MHz。當插入半波片的切縫結構采用本實用新型中的如圖4所示第一種實施方式，傾斜切縫時的光路圖如圖8所示，反射光線b同入射光線a之間有2 a的夾角，此時反射光只有極少的部分反射回波導；切縫結構采用本實用新型中的如圖5所示第二種實施方式，傾斜切縫時的光路圖如圖9所示，反射光線b同入射光線a之間有2 ^的夾角，此時反射光只有極少的部分反射回波導；采用本實用新型中的如圖6所示第三種實施方式，傾斜切縫時的光路圖如圖10所示，此時反射光線b同入射光線a之間在水平方向上有2 a的夾角、在波導垂直截面方向上有20的夾角，此時反射光只有極少的部分反射回波導。因此采用本實用新型提出采用切縫與波導不垂直的技術方案，可以有效解決DQPSK解調器回波損耗劣化的問題。雖然本實用新型已經詳細地示出并描述了一個相關的特定的實施例參考，但本領域的技術人員應該能夠理解，在不背離本實用新型的精神和范圍內可以在形式上和細節上作出各種改變。這些改變都將落入本實用新型的權利要求所要求的保護范圍。
權利要求1.ー種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀和半波片，其特征在干 所述馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂上設置有切縫，且切縫與其相鄰的波導之間具有一定的傾斜角度，所述的半波片設置于切縫內。
2.如權利要求I所述的ー種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，其特征在于 所述的切縫寬度N >半波片的厚度M，且設置有半波片的切縫內加入有匹配液。
3.如權利要求I或權利要求2所述的ー種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，其特征在于 所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂表面垂直，切縫面相對馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度。
4.如權利要求I或權利要求2所述的ー種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，其特征在于 所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，切縫面相對切割波導面呈垂直角度。
5.如權利要求I或權利要求2所述的ー種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，其特征在于 所述切縫的開ロ同馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度，切縫面相對馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂呈傾斜角度。
專利摘要本實用新型公開了一種平面光波導型差分正交相移鍵控解調器，包括馬赫-曾德爾延遲干涉儀和半波片，所述馬赫-曾德爾延遲干涉儀兩波導臂上設置有切縫，且切縫與其相鄰的波導之間具有一定的傾斜角度，所述的半波片設置于切縫內。本實用新型的平面光波導型DQPSK解調器具有較小的回波損耗，且成本低、工藝簡單，可以批量生產。
文檔編號H04B10/158GK202513933SQ20122005109
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者周天宏, 馬衛東 申請人:武漢光迅科技股份有限公司