[发明专利]用于无源光网络的新型单纤三向复用器

说明书

技术领域

本发明属于光纤接入网领域，是用于无源光网络(PON)的单纤三向复用器(Triplexer)，是一种基于平面光波导技术(PLC，Planar Lightwave Circuit)的单纤三向复用器。

背景技术

随着光纤接入网络技术的进展，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，对光纤接入网络的要求越来越高，光纤到户(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、结构紧凑、能批量生产的单纤三向复用器是应用领域的实际需求，具有非常重要的意义。而这些实际要求也是制约FTTH技术推广的关键因素之一。

单纤三向复用器的主要功能，是将OLT输出的语音信号1490nm和视频信号1550nm，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语音信号1490nm和视频信号1550nm，通过发送机发送1310nm。目前实际应用的是基于分立器件技术的单纤三向复用器，有不易于封装、耦合损耗大、成本高、尺寸巨大等缺点；而基于平面光波导技术(PLC)的单纤三向复用器，却可以很好地克服上述缺点，现有的研究多集中于基于多模干涉(MMI)耦合器和基于阵列波导光栅(AWG)两大类。其中MMI耦合器又具偏振损耗低、加工容差大等优点。与本发明最接近的现有技术是采用两个级联的MMI耦合器组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)，然而在这种结构中，MMI耦合器的输出臂、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，传输损耗高，另外这种基于MMI耦合器的单纤三向复用器采用的是传统的(矩形的)MMI耦合器，没有打破MMI耦合器长度与宽带的平方成正比这一关系，无法让器件的尺寸做到足够紧凑。

发明内容

为了克服已有现有于MMI耦合器的单纤三向复用器的加工成本高、传输损耗较高、结构不紧凑的不足，本发明提供一种降低加工成本、传输损耗较低、结构紧凑的用于无源光网络的新型单纤三向复用器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于无源光网络的新型单纤三向复用器，包括输入光信号1490nm/1550nm的输入波导，发射1490nm的第一输出波导、发射1550nm的第二输出波导和上传1310nm的上传波导，所述新型单纤三向复用器还包括四个级联的指数型MMI耦合器I、II、III、IV，所述输入波导与所述指数型MMI耦合器I的输入侧连接，所述指数型MMI耦合器I的输出侧分别与所述上传波导、指数型MMI耦合器II的输入侧连接，所述指数型MMI耦合器II的输出侧与指数型MMI耦合器III的输入侧连接，所述指数型MMI耦合器III的输出侧分别与第一输出波导、指数型MMI耦合器IV的输入侧连接，所述指数型MMI耦合器IV的输出侧与第二输出波导连接。

作为优选的一种方案，所述输入波导、第一输出波导、第二输出波导和上传波导均采用掩埋型有机聚合物波导。

再进一步，所述各个波导的参数为：芯层折射率n_r＝1.51，包层折射率n_c＝1.46，波导厚度为4μm；所述输入波导、第一输出波导和第二输出波导宽度为4μm，所述指数型MMI耦合器I的输入侧宽度为15μm、输出侧宽度为18μm，所述指数型MMI耦合器II的输入侧宽度为12μm、输出侧宽度为9μm，所述指数型MMI耦合器III的输入侧宽度为21μm、输出侧宽度为24μm，所述指数型MMI耦合器IV的输入侧宽度15μm、输出侧宽度为12μm，整个单纤三向复用器的芯层厚度为4μm、总宽度为30μm、长度为5756μm。