[发明专利]基于平板波导移动型无热阵列波导光栅的优化制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于平板波导移动型无热阵列波导光栅的制作方法。特别是涉及一种利用6维微调架夹具进行耦合调试的基于平板波导移动型无热阵列波导光栅的优化制作方法。 

背景技术

由于IP数据业务的不断增长和各种宽带接入业务的涌现带来了对带宽的无限需求，密集波分复用(DWDM)技术得到了蓬勃发展。平面光波导(planar light wave circuit，PLC)技术以其成本低、便于批量生产、稳定性好、易于集成等诸多特点，已成为DWDM光通信系统的主流产业。目前光波导的制作主要在LiNbO3、玻璃、InP、Si等衬底材料上完成，其中硅基二氧化硅光波导集成技术由于具有成熟的半导体工艺技术基础，与光纤耦合效率好，成本低廉等优势，受到广泛重视。平面光波导集成器件的一个重要应用是阵列波导光栅(AWG：Arrayed Waveguide Grating)。在DWDM系统中AWG用作复用和解复用器件的功能。 

如图1、图2所示，AWG芯片由至少一个输入波导1、N个输出波导5、两个平板波导2和4、以及阵列波导3组成，它们共同沉积在硅衬底6上；其中相邻阵列波导间具有恒定路径长度差ΔL。具有多个波长的输入光从输入波导1进入，经过输入平板波导2，通过衍射把光功率分配到波导阵列3中的每一个端口，由于波导阵列中的波导长度不等，产生不同的传输相位延迟，在输出平板波导4中相干叠加，不同波长的光输出到输出波导5的不同波导端口，从而起到解复用器件的作用。根据光路的可逆性，从输出端口输入的各个波长，通过输入端口汇聚在一起，起到复用器件的功能。 

通信系统要求AWG的各个输出通道光信号的波长与国际电信联盟(ITU-T)规定的波长一致，由于普通AWG是利用硅基二氧化硅技术制作的，二氧化硅的折射率随温度的变化而改变，从而导致AWG的各个通道的波长随温度而变化。为了使AWG在通信系统中工作时保持稳定的ITU-T波长，目前采用两种方案：1、使用温控电路和加热器，使得AWG芯片处于70摄氏度左右的恒温环境中，这样AWG的波长就会保持稳定，这就是所谓的有热AWG；2、在AWG的芯片结构上采用特殊设计和工艺，使得中心波长不随外界温度变化而变化，不采用任何加热装置和控制电路，这就是无热AWG(AAWG：Athermal AWG)。由于AAWG在封装尺寸上比较小，无须辅助电路的特点给系统开发以更大的设计自由度，成本更低，所以国内外许多大公司和研究机构已经展开了对AAWG的深入研究。 

目前，AAWG的需求迅速增长，一是WDM无源光网络(WDM-PON)的快速发展，在WDM-PON中使用的复用/解复用器要求必须使用AAWG；第二个原因是在城域网中可重构光分插复用 器(ROADM)和可变光衰减复用器(VMUX)得到了迅速发展，在这两个器件中，电功率消耗带来的热量会引起隔离带降低等问题，也要求必须使用AAWG。因此开发无需加热的波长不随温度变化的AAWG显得非常必要。为此，人们提出了许多AAWG的方案，可以归纳为波导移动型、波导嵌入热光系数相反材料型和应力板粘贴型等。 

波导移动型又可细分为输入波导移动、输出波导移动、输入平板波导移动和输出平板波导移动等，通过补偿杆将AWG分割开的可移动波导部分相对固定部分移动，补偿AWG中心波长随温度的漂移。 

基于平板波导移动的温度补偿原理 

AWG的中心波长λ₀为： 

λ0=neffΔLm---(1)]]>

其中n_eff为波导的有效折射率，ΔL为相邻阵列波导的长度差，m是衍射量级。对于AWG芯片，中心波长的温度敏感性表示为：