[发明专利]用于监视DWDM发射器阵列的光栅抽头方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及纤维光输送系统。具体而言，本发明的实施例提供一种紧凑、低成本的可集成解决方案，用来监视平面光波电路(PLC，Planar Lightwave Circuit)平台上集成的密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)发射器阵列中的单个光功率。仅仅是作为实例，本发明提供一种方法，用于利用二氧化硅/硅波导上形成的小折射指数光栅，将光功率的一部分垂直地重新定向到传输媒质外，供光栅以上的PLC上焊接的光电二极管倒装片检测。但是要认识到本发明有更广的应用。

背景技术

自从90年代早期，人们已经付出了可观的努力来为密集波分复用应用开发紧凑、低成本发射器。一种有前途的方法是将半导体激光器、光抽头和基于二氧化硅的波导器件，例如阵列波导光栅(AWG，Arrayed Waveguide Grating)或耦合器，集成在一起，从而拥有1×N DWDM发射器阵列。与离散器件相比，这一方法在发射器和MUX单元之间不需要纤维跨接线。还有，与用各自的物理外壳和纤维引线来封装每个发射器和MUX的方式相比，这种混合集成仅仅利用小数量引线的一个壳子来封装。另外，发射器阵列的物理尺寸比利用离散器件制作的小得多，因而能够显著地提高端口密度。

即便是这些常规DWDM系统在某些领域是有用的，它们仍然有许多局限性，限制了它们在更多应用中的有效性。下面讨论这些局限性中的一部分，然后提供基于本发明的实施例的改进技术。

发明内容

本发明涉及纤维光输送系统。具体而言，本发明的实施例提供一种紧凑、低成本的可集成解决方案，用来监视平面光波电路(PLC)平台上集成的DWDM发射器阵列中的单个光功率。仅仅是作为实例，本发明提供一种方法，用于利用二氧化硅/硅波导上形成的小折射指数光栅，将光功率的一部分垂直地重新定向到传输媒质外，供光栅以上的PLC上焊接的光电二极管倒装片检测。但是要认识到本发明有更广的应用。

根据一个具体实施例，本发明提供一种集成DWDM发射器装置，该装置包括：硅基二氧化硅基片，该硅基二氧化硅基片包括二氧化硅层和硅层。该硅基二氧化硅基片包括凹进区域。所述发射器包括所述二氧化硅层中的多个输入波导和所述二氧化硅层中的多个光栅。所述多个光栅的每一个耦合到所述输入波导中对应的一个。阵列波导光栅被放置在所述二氧化硅层中并耦合到所述多个输入波导。至少一个输出波导被放置在所述二氧化硅层中并耦合到所述阵列波导光栅。所述发射器还包括所述硅基二氧化硅基片凹进区域中放置的多个激光器。所述多个激光器的每一个光耦合到所述多个输入波导中对应的一个。所述发射器还包括多个光电二极管，所述多个光电二极管的每一个在所述多个光栅中对应的一个之上。其中所述二氧化硅层中输入波导的每一个包括包裹区域包围的芯区，所述芯区的折射指数高于所述包裹区域的折射指数，其中所述多个光栅的每一个包括所述包裹区域一部分中的多个光栅元件，选择所述多个光栅元件的间距来在相对于所述芯区的轴90度处提供最大衍射功率，同时避免后向反射，其中输入波导的第一波长λ₁和第二波长λ₂之间的带内的DWDM波长，从和之间的范围以外选择所述多个光栅的每一个里光栅元件的间距，其中n是所述波导的折射指数，m是一个整数

在一个实施例中，所述多个光栅的每一个放置在所述芯区以上所述包裹区域的一部分中。每个光栅包括多个光栅元件。在一个实施例中，多个光栅的每一个包括所述包裹区域中的多个衍射区域，所述多个衍射区域的特征在于不同于所述包裹区域的折射指数的折射指数。在一个具体实施例中，所述包裹区域是在未掺杂二氧化硅中形成的，所述衍射区域是在掺杂二氧化硅中形成的。在一个具体实施例中，所述芯区包括掺杂二氧化硅，所述包裹区域包括未掺杂二氧化硅。在一个实施例中，输入波导的特征在于C频带(1530～1560nm)中的DWDM波长，所述多个光栅元件的间距是从510～520nm、1020～1040nm或1530～1560nm之间的范围以外选择出来的。