時分波分復用無源光網絡終端收發集成芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種時分波分復用無源光網絡光線路終端收發集成芯片的制作方法，特別是在結構緊湊的一個芯片上，同時實現4個波長的發射和4個波長接收的方法。
【背景技術】
[0002]在當今以計算技術和光纖通信網絡為代表的信息社會中，光纖通信網絡數據量以年增50%的速度急劇增加，而超級并行計算系統的運算速度年復合增長率則接近100%。
2.5G和1G是目前網絡中最常用的接口，受到網絡數字影音、云端運算、在線游戲及電視數字化等應用趨勢帶動，高帶寬與高速率的寬帶網絡需求持續增加，將光纖直接接至用戶家(Fiber to the Home，FTTH)，其帶寬、波長和傳輸技術種類都沒有限制，適于引入各種新業務，是最理想的業務透明網絡，是接入網發展的最終方式。光進銅退正在全球轟烈上演，其中又以中國對光纖建設最積極，政策推動寬帶中國，目標2017年要將全部城市銅線寬帶改為光纖寬帶，而今年三大電信運營商用于網絡基礎設施的投資已高達4300億人民幣。
[0003]原本外界預期十二五計劃及光進銅退寬帶升級，將帶動家庭整合服務商機，商機上看千億人民幣，甚至喊出網通廠黃金十年來臨，看好的程度不言而喻。
[0004]目前運營商主要通過GPON技術實現將光纖網絡向用戶側的延伸。GPON技術可以充分滿足未來幾年駐地用戶對于帶寬的要求。但從未來業務和市場角度考慮，運營商必須及時找到合適的技術來實現對GPON在傳輸帶寬上的超越，從而發揮光纖網絡的極致能力，獲得收益的最大化。
[0005]許多運營商希望擁有一張靈活彈性的網絡，可以支持很多可盈利業務，有效地利用已有資產，并降低大規模部署極速寬帶時的成本。基于時分和波分復用的PON(TWDM-PON)技術在每根光纖提供四根或更多波長，每根波長可提供2.5Gbps或1Gbps對稱或非對稱速率的傳輸能力。2012年，FSAN將TWDM-PON技術定為NG-P0N2架構實施的方案選擇。
[000?] TWDM技術既可以實現更高帶寬(總帶寬最高40Gbps，每用戶最高可實現1Gbps)，也可以提供最理想化的靈活性，用于每用戶帶寬的調整、光纖的管理、業務的融合和資源的共享等。這些改進使TWDM在設備資產投入(CAPEX)方面相比DWDM下降30%，同時維護復雜度也大大降低。由此可見，TWDM技術結合了TDM和DWDM兩種系統的優勢，是NG-P0N2理想的選擇之一O
[0007]時分波分復用無源光網絡(TWDM Ρ0Ν)是下一代光接入網絡的技術標準，在光線路終端側(OLT)需要實現4個波長4xlOGbps的發射和接收，為實現OLT這一功能，需要4個電吸收調制器(EML)、4個探測器、波分復用器、波分解復用器、上下載寬帶濾波器十一功能單元，采用分離器件，通過光纖耦合連接的方式，會使整個功能器件尺寸增大，無法裝配在QSFP小型化的模塊中，減小OLT側收發器件的尺寸，實現結構緊湊的光電集成芯片是一種現實可行的解決方案。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種時分波分復用無源光網絡終端收發集成芯片的方法，可以達到制作結構緊湊收發芯片的效果。
[0009]本發明提供一種時分波分復用無源光網絡終端收發集成芯片的制作方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:取一寬帶濾波器；
[0011]步驟2:在寬帶濾波器的后端分別連接有復用器陣列波導光柵輸出波導和解復用器陣列波導光柵輸入波導；
[0012]步驟3:該復用器陣列波導光柵輸出波導的輸出端與復用第一平板波導區連接，該解復用器陣列波導光柵輸入波導的輸入端與解復用第一平板波導區連接；
[0013]步驟4:該復用第一平板波導區和解復用第一平板波導區分別與復用器4通道陣列波導光柵和解復用器4通道陣列波導光柵連接；
[0014]步驟5:該復用器4通道陣列波導光柵和解復用器4通道陣列波導光柵的另一端分別連接有復用第二平板波導區和解復用第二平板波導區；
[0015]步驟6:該復用第二平板波導區和解復用第二平板波導區分別與復用器陣列波導光柵輸入波導和解復用器陣列波導光柵輸出波導連接；
[0016]步驟7:該復用器陣列波導光柵輸入波導的另一端與1Gbps電吸收調制激光器的輸出端連接，該解復用器陣列波導光柵輸出波導的另一端與1Gbps探測器的輸入連接。
[0017]本發明的有益效果是，通過兩個具有波分復用和解復用功能的陣列波導光柵交疊倒扣的方式，混合或單片集成方式將4個電吸收調制激光器和4個探測器與波分復用及解復用器集成在同一芯片;開槽嵌入濾波片或波導型寬帶濾波器，芯片尺寸只有10mmX5mm，極大地提高了芯片集成度，從而實現結構緊湊一體化收發集成芯片。
【附圖說明】
[0018]為進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中:
[0019]圖1是本發明集成芯片發射接收的整體結構示意圖。
[0020]圖2是本發明探測器混合集成的放大結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]請參閱圖1和圖2所示，本發明提供一種時分波分復用無源光網絡終端收發集成芯片的制作方法，包括以下步驟:
[0022]步驟1:取一寬帶濾波器11，要求寬帶濾波器11包含一根上傳下載波導，兩路后端輸出；
[0023]步驟2:在寬帶濾波器11的后端分別連接有復用器陣列波導光柵輸出波導12和解復用器陣列波導光柵輸入波導13，該復用器陣列波導光柵輸出波導12和解復用器陣列波導光柵輸入波導13通過一個寬帶濾波器11合成一根上傳下載波導，要求在寬帶濾波器11上傳下載波導輸入波長范圍1524nm-1527nm和1596nm-1603nm的復合信號，可以實現波長范圍1524nm-1527nm信號光與波長范圍1596]1111-1603111]1信號光從寬帶濾波器11兩個不同后端輸出，兩通道串擾要求小于-40dB;反之，在寬帶濾波器11兩個后端分別輸入波長范圍1524nm-1527nm和1596nm-1603nm的信號光，可以實現波長范圍1524nm-1527nm信號光與波長范圍1596nm-1603nm信號光從寬帶濾波器11上傳下載波導同時輸出。寬帶濾波器11是嵌入的薄膜濾波，或是波導型定向耦合器或馬赫-曾德爾干涉器；
[0024]步驟3:該復用器陣列波導光柵輸出波導12的輸出端與復用第一平板波導區12’連接，該解復用器陣列波導光柵輸入波導13的輸入端與解復用第一平板波導區13’連接，要求解復用器陣列波導光柵輸入波導13間距取到足夠大，滿足相鄰通道之間波導的耦合串擾小于_40dB，復用信號光在復用第一平板波導區12’內衍射，解復用信號光在解復用第一平板波導區13’內發生干涉，所述復用第一平板波導區12’和解復用第一平板波導區13’采用交叉倒扣形式放置，可以有效的保證復用第一平板波導區12’和解復用第一平板波導區13’內光信號的衍射和干涉，并實現減小器件面積，其中復用第一平板波導區12’和解復用第一平板波導區13’長度計算公式為:
[0025]R= Δ χ0.ns.d.nc/( Δ λ.m.ng) (I)
[0026]其中ΔχΟ為輸出波導間距，ns平板波導有效折射率，d陣列波導光柵間距，nc陣列波導有效折射率，A λ相鄰通道波長間隔，m為衍射級數，ng陣列波導群折射率。
[0027]步驟4:該復用第一平板波導區12’和解復用第一平板波導區13’分別與復用器4通道陣列波導光柵15和解復用器4通道陣列波導光柵14連接，復用信號光與解復用信號光分別在復用器4通道陣列波導光柵15和解復用器4通道