PLC型多模光功率分配器的設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network，PON)是光纖到戶(Fiber to the Home，F(xiàn)TTH)的解決方案，它以光功率分配器和波分復(fù)用器為核心，對(duì)無源光器件的用量很大。本文對(duì)平面光波導(dǎo)型(Planar Lightwave Circuit，PLC)多模光功率分配器的設(shè)計(jì)與制作展開研究，它具備結(jié)構(gòu)緊湊、插入損耗低、分光均勻性好、裝配公差寬松、對(duì)波長(zhǎng)不敏感、制作工藝簡(jiǎn)單等特性。 在設(shè)計(jì)階段，為解決模式噪聲

2、問題，將光功率分配器在功能上分為兩部分，即擾模區(qū)和分光區(qū)。擾模區(qū)的作用是使從多模光纖輸入的光信號(hào)達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布；分光區(qū)的作用是將達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布的光信號(hào)分配到各個(gè)輸出端并輸出。 采用光線追跡法，使用ZEMAX的非序列性光線追跡對(duì)擾模區(qū)建模，分別設(shè)計(jì)lx4擾模區(qū)和l×8擾模區(qū)，得到橫向裝配公差、縱向裝配公差和角度裝配公差。綜合比較可得：1×4擾模區(qū)應(yīng)該采用矩形結(jié)構(gòu)；l×8擾模區(qū)既可以采用矩形結(jié)構(gòu)，又可以采用錐形結(jié)構(gòu)。 采用光

3、束傳輸法(Beam Propagation Method，BPM)，使用BeamPROP對(duì)分光區(qū)建模。對(duì)于直波導(dǎo)分光區(qū)，波導(dǎo)與中軸線的夾角θ應(yīng)該不超過25。；對(duì)于S形波導(dǎo)分光區(qū)，波導(dǎo)輸出端與輸入端中軸線的距離L應(yīng)該不超過2.2mm。 在制作階段，使用軟光刻技術(shù)對(duì)器件進(jìn)行制作。采用計(jì)算機(jī)數(shù)控(ComputerNumerical Control，CNC)雕刻技術(shù)制備母版。在刀具修磨中，對(duì)開半方法進(jìn)行有效改進(jìn)?？紤]到雕刻精度的限制，設(shè)

4、計(jì)并雕刻出波導(dǎo)寬度放大到200μm的光功率分配器母版。對(duì)母版拋光后，進(jìn)行印章翻制和微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印，整個(gè)過程在數(shù)小時(shí)內(nèi)即可完成。工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省時(shí)間、成本低廉，是軟光刻的巨大優(yōu)勢(shì)。 制作完成后，對(duì)光功率分配器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。它的優(yōu)勢(shì)是橫向裝配公差很大，不需要嚴(yán)格的精密對(duì)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期存在一定差距，原因主要集中在兩方面：一方面，精雕用錐刀刀刃直徑很難突破0.1mm的限制，雕刻的波導(dǎo)側(cè)壁呈斜坡；另一方面，擾模區(qū)厚度方向的裝配公差很小，