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頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器
專利名稱 頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器Mach-Zehnder wavelength division multiplexer having flat passband and low crosstalk
申請日 (校編號) 2012/01/06  (100012US)
2011/05/05  (100012TW)
專利證書號 8,594,474 美國
I425266 中華民國
專利權人 國立中央大學
發明人 綦振瀛、盧鴻智


技術摘要:
晶片間光互連(IC-to-IC Optical Interconnect),由於係短距離傳輸,因此對傳輸頻帶之要求較低,不需要平坦化與高通道隔絕,所以不必使用三級串接即可使用;惟其尺寸過大, 雖然可以在單一晶片上去製作波長多工器,然而過大之尺寸,在實際之應用上,單晶片必須整合諸多光元件與電子元件,元件尺寸勢必過長,進而造成積體化之困難,導致提高製作之難度與成本,更形限制其實用性。
若單一波長多工器,可同時應用於光通訊與光互連,則不僅僅可以大幅降低成本,亦可以大大增加其實用性與應用範圍;惟若如此,則波長多工器必須同時具備頻帶平坦化、高通道隔絕、與短小尺寸之特性;然而以現有之馬赫任德波長多工器觀之,其不僅頻帶不平坦、串音過高,且尺寸亦過大,僅能用於短距離傳輸之晶片間光互連,並在實際應用上,其長度仍嫌過長。因此,鑑於所有習知技術,均不具備如此之條件,故,一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。

解決的問題或達成的功效:
本發明係有關於一種頻帶平坦(Passband-Flatten)與串音降低(Crosstalk-Reduction)之馬赫任德波長多工器(Wavelength Division Multiplexer,WDM),尤指涉及一種由馬赫任德干涉器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)單元、至少二獨創之次頻帶消除器(Side-band Eliminator)、以及獨創之曲折(Winding)型相位偏移波導所構成,特別係指可同時將頻帶平坦化、降低串音且大幅縮短尺寸而可同時適用於光通訊(Optical Communication)與光互連(Optical Interconnect)之上之單一元件者。

應用領域:
光通訊

適用產品:
光通訊晶片

IPC:
G02B6/28

Claim 1:
1.一種頻帶平坦與串音降低之馬赫任德波長多工器,係包括一馬赫任德干涉器(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)單元、至少二之次頻帶消除器(Side-band Eliminator)及一曲折(Winding)型相位偏移波導所構成,其中:該馬赫任德干涉器單元,係包含一第一3dB方向耦合結構,具有一輸入波導,其一端係與一相位偏移波導相連接,並與該曲折型相位偏移波導之一端部分長度平行,並維持固定間隔,俾以接收由該輸入波導傳送之光,並將光功率平均分成兩道;一長度不等相位偏移波導,其一端係連接於該第一3dB方向耦合結構,包含有該相位偏移波導及長度大於該相位偏移波導之該曲折型相位偏移波導,可將均分功率之兩道光,分別經過長度不同之相位偏移波導與曲折型相位偏移波導,利用波導長度不同,產生相位差;及一第二3dB方向耦合結構,具有一輸出波導,其一端與該相位偏移波導另一端相連接,並與該曲折型相位偏移波導之另一端部分長度平行,並維持固定間隔,用以接收由該長度不等相位偏移波導產生不同相位差之兩道光,將其彼此干涉,並以不同之干涉情形,使不同光波長之光分別耦合至不同輸出,俾令產生波長多工;每一次頻帶消除器係由兩個相近之其中一端截斷之波導所構成,其係以光柵輔助方向耦合結構為基礎,並將其中一個交換狀態之輸入波導與相對之輸出波導截斷,形成只有一個輸入端與一個輸出端,而該些次頻帶消除器係視通道數包括至少一頻帶平坦器(Passband Flatter)與至少一串音降低器(Crosstalk Reducer),其中,該至少一頻帶平坦器係具有一輸入波導及一光柵結構,該輸入波導一端與輸出波導部分長度平行,並維持固定間隔,形成耦合區域,而該光柵結構係設置於該輸入波導與該輸出波導之耦合區域之上,其光柵所反射之波長為其中一傳輸頻帶之中心波長,且光柵長度係介於反射光功率1~2dB範圍,用以形成內凹之類高斯分佈,俾令與傳輸頻帶之類高斯分佈相互作用,形成平頂化(Flat-top)傳輸頻帶;以及該至少一串音降低器,其由該第二3dB方向耦合結構之輸出波導之一端,與輸出波導之一端部分長度平行,並維持固定間隔,形成耦合區域,具有一光柵結構,係設置於該第二3dB方向耦合結構之輸出波導與輸出波導之耦合區域之上,其光柵所反射之波長為其相鄰傳輸頻帶之中心波長,且光柵長度係在反射光功率大於20dB以上範圍,用以形成內凹之類高斯分佈,俾令與相鄰傳輸頻帶之類高斯分佈所形成之串音相互作用,形成大幅減少20dB以上之串音;以及該曲折型相位偏移波導,係由不同曲率半徑之彎曲波導所構成,包括一第一大曲率半徑之彎曲波導、數個周期之小曲率半徑之彎曲波導及一第二大曲率半徑之彎曲波導,其中該第一大曲率半徑之彎曲波導係連接該第一3dB方向耦合結構之輸入波導,該第二大曲率半徑之彎曲波導係連接該第二3dB方向耦合結構之輸出波導,而該些小曲率半徑之彎曲波導則介於該第一、二大曲率半徑之彎曲波導之間。

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