[发明专利]一种无热阵列波导光栅波分复用器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无热阵列波导光栅波分复用器（简称无热AWG）及其制造方法，本发明属于光通信领域。

背景技术

随着光传输研究的发展，波分复用技术已经成为一种增大通信信息容量的有效手段。所谓波分复用是指将多个不同波长的光合到同一根波导或光纤中传输，解复用是将同一根波导或光纤中的不同波长的光按照波长分别分到不同波导或光纤中的技术。实现波分复用技术的关键部分是波分复用器。阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating，简称AWG）型密集波分复用/解复用（DWDM）器件具有信道间隔小、易于同其它器件集成、体积小、性能稳定、易于批量生产、以及成本低的特点而得到了快速的发展。

由于制作AWG的材料折射率以及波导的长度会随着环境的温度的变化而发生变化，从而导致AWG的输出光谱的中心波长随环境温度的变化而变化：在AWG工作的环境温度范围内，一般是-5~65 ℃之间，AWG的输出光谱的中心波长与环境温度的关系基本呈线性关系。对于现在常用的硅基二氧化硅材料制作的AWG而言，当环境温度每升高1 ℃，AWG的输出光谱的中心波长将向长波方向漂移约0.0114 nm。对于100 GHz频率间隔，即0.8 nm波长间隔或者更窄的频率间隔的DWDM系统而言，这种AWG是不实用的。为此需要采用合适的手段将AWG输出光谱的中心波长稳定在DWDM系统需要的波长上。为了实现这个目的，目前有两类方法：1、用加热器将AWG芯片温度控制在一个超过最大使用环境温度的温度上，且同时使得AWG光谱的中心波长为DWDM系统指定的波长—称为有热AWG；2、无需采用任何电的、热的控制系统，靠自身的材料结构或机械结构实现AWG光谱中心波长不随环境温度变化的目的—称为无热AWG。有热AWG的特点是结构简单，使用成熟的加热器以及温度控制电路就可以稳定AWG光谱中心波长，但是需要供电，增加了系统的功耗并需要系统专门为之预留供电接口与电参数监控接口，降低了系统设计灵活性；而无热AWG则不需要供电，但是一般结构复杂，目前商用普及率低于有热AWG，但是随着技术的发展，无热AWG的需求正越来越大。

在目前的各种无热AWG方案中，通过切开的AWG芯片两部分之间的相对位置改变来补偿普通AWG中心波长随温度的变化的方案研究最受关注，这个位置的改变是通过一个热伸缩材料实现的，这类方案可以直接使用现有的AWG芯片制作技术制作芯片，而且可以很容易地实现光谱中心波长的调整，并可以容易地实现高斯或平坦型光谱，且制作工艺相对简单。但是目前的各种方案均存在如下问题：1）由补偿杆连接的AWG芯片的一部分大多处于悬空状态，易于发生弹性形变，易受外部的振动、冲击等影响；2）封装好的AWG器件在经过生产过程中的高温烘烤、高低温循环后，甚至刚刚封装完之后，总有一些器件的机械性能会发生变化，从而导致AWG中心波长发生变化，当这些变化超过一定水平时，这些器件就只能报废而无法返修，导致材料浪费。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供一种能够保持工作波长稳定的无热阵列波导光栅波分复用器及其制作方法。

本发明采用的技术方案是：

一种无热阵列波导光栅波分复用器，包括有温度补偿杆、基片、阵列波导光栅芯片，所述温度补偿杆上间隔设置有两个粘接区，第一粘接区上固定有第一基片，第二粘接区上固定有第二基片，固定后的第一基片和第二基片的相近边缘之间存有间隙；所述的阵列波导光栅芯片由分割而成且具有相同分割切断面的第一芯片和第二芯片所构成，第一芯片包含有输入波导和部分输入平板波导，第二芯片包含有阵列波导光栅芯片的其它部分；第一芯片对应地固定在第一基片上，第二芯片对应地固定在第二基片上。

所述第二芯片上的分割切断面与温度补偿杆的长度方向平行，第一芯片上的分割切断面与第二芯片上的分割切断面相互平行且两个分割切断面之间填充有匹配胶。

所述温度补偿杆为两根或两根以上且相互平行设置的温度补偿杆组合而成，第一基片固定在组合后的温度补偿杆一端的第一粘接组合区上，第二基片则固定在组合后的温度补偿杆另一端的第二粘接组合区上。

第二芯片上的输入平板波导的上表面和第二基片的上表面或者第二芯片上的输出平板波导上表面设置有固定片。

所述的第一芯片和第二芯片通过固化胶对应固定在第一基片和第二基片上。

所述温度补偿杆上的粘结区与非粘接区相交区域设置有隔离槽。

所述温度补偿杆上与第一芯片和第二芯片的连接面，为一层或数层膨胀系数介于温度补偿杆与基片之间的材料。