[发明专利]平面光波线路(PLC)器件、包括该器件的波长可调光源以及采用该光源的波分复用无源光网络(WDM-PON)

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯，更具体地，涉及采用热光效应的平面光波线路 (PLC，planar lightwave circuit)器件、包括该器件和光传送器(optical transmitter)的波长可调光源以及采用该光传送器的波分复用无源光网络 (WDM-PON)。本发明基于作为信息与通讯部的IT新生长驱动核心技术开 发项目的一部分所开展的研究(项目管理No.2005-S-401-02)，项目名称： High Speed Passive Optical Network Technology Development(高速无源光网络 技术开发))。

背景技术

与基于波分复用(WDM)的无源光网络(PON)相关的研发正在全世 界积极地开展，该基于波分复用(WDM)的无源光网络提供声音、数据以 及将在接下来的几年内广泛启动的广播融合服务(broadcast convergent service)。WDM基PON被称作WDM-PON。

WDM-PON是采用分配给每个用户的多波长在中心机房(CO，center office)与用户之间通讯的方法。由于每个用户采用唯一的波长，所以安全 性优良并可以有大容量的通讯服务。此外，根据例如链接速率(link rate) 和帧格式，不同的传送技术可以通过单根光纤应用于每个用户或每个服务。

然而，由于WDM-PON网络是采用WDM技术在单根光纤中复用各种 波长的技术，所以需要与属于单个远程节点(RN)的用户数目一样多的不 同的光源数目。对于每个波长的光源的制造、安装和管理是WDM-PON商 业化的巨大障碍，其成为用户或服务提供者的相当大的经济负担。为了解决 该问题，正在广泛研究应用波长可调光源器件的方法，该方法能够选择性地 调节光源的波长。

作为波长可调光源的一个示例，有外腔激光器(ECL)形式的波长可调 光源，其通过布置单个光部件例如半导体LD、平面光波线路(PLC)和光 纤而形成。在常规ECL波长可调光源中，单个光部件都安装在基板上，半 导体LD和PLC之间的光耦合采用对接耦合方法制成。因此，产生了各种问 题，将参照图8A和8B在描述部分具体地描述这些问题。

PLC器件被用于波长可调光源。PLC器件具有光能够在诸如硅的基板的 上部传播的结构。通常，用于导光的该结构包括光在其中传播的芯层以及围 绕该芯层的覆层，该覆层的折射率比该芯层的折射率低约0.0001-0.01。具有 小的器件尺寸并与半导体工艺兼容的PCL器件具有优良的生产率并能够实 施不同的功能。例如，PLC器件被广泛用于例如光功率分配器(optical power distributor)、波长分裂/组合滤波器、采用热光效应的光开关、可变光衰减器 以及波长可变滤波器。

图1A和1B是采用平面型热光器件的常规波长可调光源(PLC-ECL) 的结构图和功能框图。参照图1，常规PLC-ECL型波长可调光源包括：用 作光增益介质的反射半导体光放大器(RSOA)150、具有三维光波导芯层 101的PLC器件100以及附属光纤(attachment optical fiber)160。RSOA150 具有与半导体激光器相似的谐振器151。在RSOA 150中，前出口表面152 和后出口表面153分别涂敷有非反射膜(non-reflective film)和高反射膜。 从而，由于限制了自激激光器振荡(self laser oscillation)，所以RSOA 150 用作光增益介质。

尽管不仅RSOA而且反射激光器二极管(R-LD)也可以用作光增益介 质，但在本说明书中，为了解释的方便，RSOA主要被称为光增益介质。布 拉格光栅102形成在PLC器件的三维光波导芯层101的一部分中。薄膜金 属加热器103布置为靠近布拉格光栅102。当RSOA 150在PLC器件100的 三维光波导芯层101光耦合到RSOA 150的谐振腔151之后被驱动时，ECL 形成在布拉格光栅102与后出口表面153的高反射膜之间，并且具有匹配布 拉格光栅102的有效周期的波长的激光器振荡。当PLC器件100的光输出 耦合到附属光纤160时，就制造了可应用于外部光通讯网络的光源。