[发明专利]用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器

说明书

技术领域

本发明属于光纤接入网络领域，尤其是用于光纤到户(FTTH) 的单纤三向复用器，特别是一种基于平面集成光路技术(PLC，Planar Lightwave Circuit)的单纤三向复用器。

技术背景

随着光纤接入网络技术的长足进展，以及IPTV、视频点播和网络 游戏等业务量的增加，用户对接入带宽的需求进一步增加，对光纤接 入网络要求越来越高，FTTH已经成为光纤接入网络的主要技术方案， 而无源光网络(PON)技术是FTTH的主流技术，它可以实现视频、 语音、数据三网合一。在用于FTTH的PON技术中，实现光线路终端 (OLT)和终端用户之间通信的核心器件就是单纤三向复用器，研制 出满足通信带宽要求、低成本、低损耗的单纤三向复用器是应用领域 的实际需求，因此具有非常重要的意义。这些实际要求也是制约FTTH 技术推广的关键因素。

单纤三向复用器的主要功能，是将OLT输出的波长1490nm的 语音信号和波长1550nm的视频信号，以及用户上传的波长1310nm 信号复用进一根光纤，用户可以通过接收机分别接收1490nm语音信 号和波长1550nm视频信号。目前实际应用的单纤三向复用器基于分 立器件技术，具有不易于封装、耦合损耗大和成本高等缺点；而利用 集成光学技术的单纤三向复用器，目前多集中于基于多模波导耦合器 (MMI)和基于阵列波导光栅(AWG)两大类，具有耦合损耗低， 结构紧凑以及易于大规模集成的优点。其中MMI又具有偏振损耗低、 加工容差大等优点，但是由于利用传统的自成像现象和波分复用原理 设计，器件的长度很长、不够紧凑。与本发明最接近的现有技术是采 用两个级联的MMI构成的单纤三向复用器，参见附图1，并采用基 于弱导条件下额外自成像现象来减小器件的长度(Jong-Kyun Hong， Sang-Sun Lee，PLC-based novel triplexer with a simple structure for optical transceiver module application，IEEE Photonics Technology Letters，vol.26，No.1，pp21-23，2008)，然而这种结构中，MMI 的输出臂、输入直通臂和输入耦合臂均为带弯曲段的波导，而弯曲波 导的长度大，加工成本高，导致器件尺寸大、传输损耗高的缺点，并 且没有考虑带宽要求。另外，现阶段所有国内外研究者更多关注于单 纤三向复用器件核心芯片结构的设计，对于单纤三向复用器中的输入 光纤工作状态的监控还没有涉及。

发明内容

为克服现有技术的器件尺寸大，传输损耗高的缺点，本发明提供 了一种器件尺寸小，传输损耗小用于光纤到户的平面光波导型单纤三 向复用器。

用于光纤到户的平面光波导型单纤三向复用器，包括输入第一光 信号的输入光纤，发射第二光信号的第一发射机和发射第三光信号的 第二发射机，所述的输入光纤通过光分束器与一多模波导耦合器的输 出臂连接；所述的多模波导耦合器的输入直通臂将第一光信号传送至 接收机；所述的第一发射机与所述的多模波导耦合器的输入耦合臂连 接，所述的第二发射机通过弯曲波导与所述的多模波导耦合器连接， 所述的第二、第三光信号由所述的输出臂输出；所述的弯曲波导包括 弯曲段和与所述的输入耦合臂平行的直线段；

其特征在于：所述的输入耦合臂为直波导，所述的输入耦合臂与 所述的直线段形成平行波导耦合区域，所述的输入耦合臂与所述的弯 曲段形成直波导-弯曲波导耦合区域，所述的直波导-弯曲波导耦合区域 采用有限差分光束传播法耦合所述的第二、第三光信号。

所述的第一光信号为波长为1310nm的光波，第二光信号为波长 为1550nm的光波，第三光信号为波长为1490nm的光波。

进一步，所述的单纤三向复用器还设有能分别获取各光信号在输 入端的光功率和输出端的光功率、并以各光信号在有输入光功率的同 时、有相应的输出光功率为正常工作状态的监控模块，所述的光分束 器的输出端与所述的监控模块的输入端连接，所述的接收机的输入端、 第一发射机的输出端、第二发射机的输出端分别与所述的监控模块的 输入端连接。