CN1249819A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光波导(1)包括一在至少一个连接端的转接部分以用于连接光学构件。该转接部分被布置成一第一变形的加宽部分(15),该加宽部分(15)又改变到一锯结构(10)中,其中该锯齿结构(10)用于与上述光学构件连接。
Description
本发明涉及一种具有便于并提高对光纤连接性能之结构的光波导。
在包括光电元件的通讯网络系统的结构中一个基本的要求就是光电元件与单模光纤的连接应以最小的损耗进行。通常大部分的连接损耗取决于光纤和波导之间的尺寸之差。当光波导用一半导体材料制造时，在波导和光纤之间接口的损耗在某种情况下可高达10db。
通过增大波导的光场尺寸可以实现与光纤的光场较好的对应，由此减小波导和光纤之间接口的连接损耗。已知数种增大波导光场的不同配置和方法。
一种转换波导中光场的方法是在光纤和波导之间的接口处配置透镜。但此方法不实用。
实现上述转换的另一种方法是在与光纤的接口处改变波导的尺寸。这种改变通常称作削尖。削尖既可通过波导尺寸的增大也可通过波导尺寸的减小而发生，从而增大光场。然而当单模波导的尺寸开始非常小时，与尺寸最小化相连的是实际的困难。因此一种更常用的方法是增大波导的尺寸。这种尺寸的增大可以在横向、纵向或横向和纵向同时进行，其中纵向削尖包括复杂的加工步骤，使得制造成本变得相当昂贵。
在从例如由一种或数种半导体材料或数种聚合材料确定的波导转变成一光纤期间，有多种因素起着维持光强的决定作用。这些因素之一是波导和光纤的光场如何相互适应。
现今可利用的方法通常是通过增大与光纤连接的波导的尺寸来解决上述问题。尺寸的增加需要在相对于波导确定的光轴之横向和纵向两个方向上体现，从而达到满意的场适应。从制造工艺的角度看，增大波导的尺寸较为复杂，尤其是在纵向更成问题。
本发明通过把波导在与光纤的连接处配置一所谓的锯齿结构来解决上述问题。
因此，可把波导在与光纤连接处的结构做成一正锥形和一倒锥形的组合。正锥形意味着至少在朝向波导中确定的光轴之一正交方向上逐渐增大尺寸，倒锥形意味着至少在朝向所述光轴的一正交方向上尺寸逐渐减为最小。
一正(UP)锥形在相对于光轴的正交方向的物理效果在于在与正锥形相同的方向上光场增大而在朝向光轴的其它正交方向上光场保持相对不受干扰。
一倒(down)锥形在相对于光轴的正交方向的物理效果在于如果倒锥形使得波导的横截面变得足够小时，则在朝向光轴的两个正交方向光场增大。在这种情况下与没削尖的情况相比，光场在变锥尖的方向亦即在变窄的方向(相对看)更是增大。
通过这种结构，当把波导与光纤连接时，可以获得光场在朝向光轴的两个正交方向上增大而无需为此目的改变在两个正交方向上的尺寸。
本发明的目的是只通过重新配置在一个所述正交方向上的尺寸和结构以增大波导中相对于光轴的两个正交方向的光场。
本发明的优点在于连接损耗可以保持在较低的水平。
本发明的另一个优点在于可以简便地使光纤和光波导对准。
本发明的再一个优点在于生产的成本较低。
本发明的又一优点在于本发明可以用于由半导体材料、聚合物材料和石英制造的波导。
下面通过优选实施例及附图对本发明作更详细的描述。
图1是本发明第一实施例的俯视图；
图2是本发明安装图1和图3的侧视图；
图3是本发明第二实施例的俯视图。
图1是本发明波导1的俯视图。波导1配置成在一端有一个转接部分，以便增大波导的光场。该转接部分包括一个第一部分，第一部分中波导在对应于波导所在衬底上的一个表面的平面中被加宽。加宽部分15又改变成一锯齿结构10。上述的转接部分因此包括加宽部分15和锯齿结构10。这些可统称为“锥体”。
上述的加宽部分15例如可以是抛物线形或线性形状。
图1中锯齿结构10的齿数是三。此数只是一个自然的举例，但为了达到波导1中光场所需的改变以及不丧失波导与光纤20对准的简单性此数应当至少为二。锯齿可以为不同的形状。普遍的做法是所有锯齿具有总体为圆锥形的形状。可以想到锯齿结构中的某些锯齿可以具有不同于其它锯齿的形状。
每个锯齿的自由端既可以是尖的也可以是平面的。
图1中锯齿结构10的每个锯齿之间的距离相同。锯齿结构10可以配置成在不同的相邻锯齿之间的距离相对于其它(的锯齿)具有不同的相互距离。
图2是图1中所示同一波导1的侧视图。该图显示了波导1之加宽部分和锯齿结构离它们所在的表面30有相同的高度。
波导1的材料以及由此的加宽部分15和锯齿结构10的材料可以是聚合物、石英或半导体类型。
图3表述本发明波导的另一个实施例。在本实施例中，波导在表征意义上说既不是(正锥)锥形变大也不是(倒锥)锥形变尖。至少在波导的一端上配置一锯齿结构。如上所述，锯齿结构最好至少包括两个锯齿，使得与另一个光学单元对准的简单性不被丧失。锯齿的大小和形状可以相同或不同。锯齿间的距离也可以相同或不相同。
与其它实施例类似，本实施例中的材料可以是石英、聚合物或半导体类型。
制造这些波导的工艺可以通过本领域技术人员公知的技术进行，因而无需更详细地描述。
本发明自然不局限于上述实施例和所示的附图，可以在所附的权利要求的范围内做各种修改。
Claims (22)
1.一种光波导(1)包括一在至少一个连接端用于连接一光学构件的转接部分，其特征在于，转接部分被配置成一第一变形的加宽部分(15)，该加宽部分(15)又改变到一锯齿结构(10)中，其中，所述锯齿结构(10)用于与上述光学构件连接。
2.根据权利要求1所述的光波导(1)，其特征在于，加宽部分(15)被布置在一个平行于波导所在衬底之一表面(30)的平面中。
3.根据权利要求2所述的光波导(1)，其特征在于，具有加宽部分(15)和锯齿结构(10)的光波导(1)相对于它们所在的衬底之表面(30)有相同的高度。
4.根据权利要求3所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是聚合物。
5.根据权利要求3所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是半导体类型。
6.根据权利要求3所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是石英。
7.根据权利要求4、5或6所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)至少包括两个锯齿。
8.根据权利要求7所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的锯齿彼此具有相同的大小和形状。
9.根据权利要求7所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的锯齿彼此具有不同的大小和形状。
10.根据权利要求8或9所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的每个锯齿以相对于相邻锯齿为一定距离地布置，该距离对于锯齿结构中的每个及所有锯齿都相同。
11.根据权利要求8或9所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的至少一个锯齿以相对于相邻锯齿为一定距离地布置，该距离不同于该锯齿结构中其它锯齿之间的相互距离。
12.一种光波导(1)，其特征在于，其至少在一个连结端包括一种锯齿结构(10)，其中，波导和上述锯齿结构相对于它们所在的衬底表面(30)有相同的高度。
13.根据权利要求12所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的锯齿彼此具有相同的大小和形状。
14.根据权利要求12所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的锯齿彼此具有不同的大小和形状。
15.根据权利要求13或14所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构中的每个锯齿以相对于相邻锯齿为一定距离地布置，该距离对于锯齿结构中的每个及所有锯齿都相同。
16.根据权利要求15所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是聚合物。
17.根据权利要求15所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是半导体类型。
18.根据权利要求15所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是石英。
19.根据权利要求13或14所述的光波导(1)，其特征在于，锯齿结构(10)中的至少一个锯齿以相对于相邻锯齿为一定距离地布置，该距离不同于该锯齿结构中其它锯齿之间的相互距离。
20.根据权利要求19所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是聚合物。
21.根据权利要求19所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是半导体类型。
22.根据权利要求19所述的光波导(1)，其特征在于，波导的材料是石英。
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