Оптический соединитель и способ его изготовления

Оптический соединитель и способ его изготовления

Реферат

 

Изобретение относится к интегральной оптике и используется в оптических линиях связи. Соединитель содержит входной оптический волновод, N оптических волноводов, совокупность волноводов с Y-образным разделением, образующих конфигурацию из m каскадов для разветвления одного оптического сигнала на два на каждом каскаде, и совокупность искривленных оптических волноводов, соединяющих между собой оптические волноводы с Y-образным разделением, либо соединяющих волноводы с Y- образным разделением m-го каскада с выходными оптическими волноводами. Позиции и размеры оптических волноводов с Y-образным разделением и искривленных волноводов определены таким образом, что наиболее длинный путь из N путей, проходящих от начальной точки к каждому из выходных волноводов, является минимальным. Оптический соединитель изготавливают с использованием модулей оптических волноводов с Y-образным разделением и модулей соединительных оптических волноводов, что позволяет конструировать различные структуры соединителей. Обеспечено увеличение количества выходных волноводов, уменьшены габариты соединителя, упрощена технология изготовления. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Оптический соединитель, разделяющий оптический сигнал на множество N оптических сигналов и осуществляющий вывод N оптических сигналов, содержащий входной оптический волновод, принимающий оптический сигнал, совокупность N выходных оптических волноводов, при этом каждый из N выходных оптических волноводов осуществляет вывод соответствующего одного из N оптических сигналов, каждый из прилегающих N выходных оптических волноводов является разнесенным на равное расстояние, совокупность оптических волноводов с Y-образным разветвлением, образующую конфигурацию из m каскадов, для разветвления принятого оптического сигнала на два оптических сигнала на каждом каскаде, и совокупность искривленных оптических волноводов, которые соединяют с оптическими волноводами с Y-разветвлением, и по меньшей мере один искривленный оптический волновод подсоединен между оптическими волноводами с Y-разветвлением m-го каскада и выходными оптическими волноводами, при этом, если направление переноса оптического сигнала задано вдоль продольной оси и стык между входным оптическим волноводом и оптическим волноводом с Y-образным разветвлением первого каскада задан а качестве начальной точки, оптические волноводы с Y-образным разветвлением и искривленные оптические волноводы имеют предварительные заданные позиции и размеры для минимизации наиболее длинного пути из совокупности N оптических путей, при этом каждый из N оптических путей измеряется от начальной точки до соответствующего одного из выходных N оптических волноводов, при этом позиции и размеры оптических волноводов определяются в зависимости от решения совокупности предварительно заданных уравнений, в которых координаты точек путей заданы через радиусы кривизны и внутренние углы оптических волноводов.

2. Оптический соединитель по п.1, отличающийся тем, что каждый оптический волновод с Y-образным разветвлением имеет один вход и два выхода, и структура оптических волноводов с Y-образным разветвлением определяется длиной и шириной каждого оптического волновода с Y-образным разветвлением и углом ветвления между двумя выходами.

3. Оптический соединитель по п.1, отличающийся тем, что траектория каждого искривленного оптического волновода определяется радиусом кривизны и внутренним углом _B каждого искривленного оптического волновода, при этом указанный внутренний угол определяется вычитанием угла _I наклона на входе искривленного оптического волновода из угла _O наклона касательной на выходе оптического волновода.

4. Оптический соединитель по п.3, отличающийся тем, что траектория каждого искривленного оптического волновода сформирована в соответствии со значениями, полученными из многочленов продольной и поперечной оси, коэффициенты которых удовлетворяют предварительно определенным граничным условиям, позволяющим предотвратить возникновение переходных потерь оптического сигнала на стыках искривленных оптических волноводов, при изменении значения параметра многочленов от нуля до значения длины каждого соединительного оптического волновода.

5. Способ, включающий а)проектирование маски шаблона для оптического соединителя, содержащего входной оптический волновод, совокупность выходных оптических волноводов, при этом каждый из прилегающих выходных оптических волноводов является разнесенным на равные расстояния друг от друга, совокупность оптических волноводов с Y-образным разветвлением, образующую конфигурацию из совокупности каскадов, для разветвления принятого входным оптическим волноводом оптического сигнала на два оптических сигнала на каждом каскаде, и совокупность искривленных оптических волноводов, соединенных с оптическими волноводами с Y-образным разветвлением, и по меньшей мере один из искривленных оптических волноводов является подсоединенным между одним из оптических волноводов с Y-образным разветвлением на последнем каскаде и одним из выходных оптических волноводов, b) определяют значения длины, ширины и угла ветвления каждого из оптических волноводов с Y-образным разветвлением и формируют модули оптического волновода с Y-образным разветвлением, размеры которых зависят от определенных значений длины, ширины и угла ветвления оптических волноводов с Y-образным разветвлением, c) формируют модули соединительного оптического волновода, размеры которых зависят от радиуса кривизны и внутреннего угла каждого искривленного оптического волновода, при этом указанный внутренний угол _B определяется вычитанием угла _I наклона на входе искривленного оптического волновода из угла _O наклона касательной на выходе оптического волновода, при этом модули соединительного оптического волновода соединяют модули оптического волновода с Y-образным разветвлением друг с другом и соединяют модули оптического волновода с Y-образным разветвлением последнего каскада с выходными оптическими волноводами, (d) размещают модули оптического волновода с Y-образным разветвлением и модули соединительного оптического волновода между входным оптическим волноводом и выходными оптическими волноводами после определения длины модулей соединительного оптического волновода и позиций модулей оптического волновода с Y-образным разветвлением, и модулей соединительного оптического волновода, таким образом, чтобы минимизировать продольное расстояние между начальной точкой и каждым из указанных выходных оптических волноводов, когда стык между входным оптическим волноводом и оптическим волноводом с Y-образным разветвлением первого каскада задан в качестве начальной точки и направление переноса оптического сигнала задано вдоль продольной оси, (е) изготавливают маску шаблона согласно структуре размещения, и осуществляют изготовление оптического соединителя в соответствии с шаблоном маски, при этом этапы определения, формирования и размещения представлены в зависимости от решения совокупности уравнений, в которых координаты точек путей заданы через радиусы кривизны и внутренние углы оптических волноводов.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что этап (а) предусматривает подэтапы, на которых определяют радиус кривизны каждого модуля соединительного оптического волновода и получают длины модулей соединительного оптического волновода на основании определенных радиусов кривизны и внутреннего угла каждого модуля соединительного оптического волновода, получают продольные и поперечные расстояния от начальной точки до каждого выходного оптического волновода на основании длины каждого модуля оптического волновода с Y-образным разветвлением и длины каждого модуля соединительного оптического волновода, получают внутренние углы, которые обеспечивают минимальные продольные расстояния и, в то же время, удовлетворяют предварительно определенному ограничительному условию, когда поперечные расстояния до каждого выходного оптического волновода определены в соответствии с интервалом между соседними выходными оптическими волноводами, и получают позицию каждого модуля оптического волновода с Y-образным разветвлением и позицию и длину каждого модуля соединительного оптического волновода на основании полученных внутренних углов.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что ограничительное условие состоит в том, что сумма углов ветвления модулей с Y-образным разветвлением и внутренних углов модулей соединительного оптического волновода, входящих в состав каждого из путей, проходящих от начальной точки до соответствующего выходного оптического волновода, равна нулю на каждом из путей.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что на этапе внутренних углов получают совокупность множеств внутренних углов, которые удовлетворяют этапу минимизации и определяют множество внутренних углов, которое обеспечивает минимальный из наиболее длинных путей среди путей, полученных на основании множеств внутренних углов.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что размещение модулей соединительного оптического волновода предусматривает этап, на котором модули соединительных оптических волноводов размещают таким образом, чтобы модули соединительных оптически волноводов удовлетворяли второму ограничительному условию, которое обеспечивает минимальные переходные потери при прохождении света через стык каждого модуля соединительного оптического волновода.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что второе ограничительное условие включает в себя согласование по координатам, согласование по наклону касательной и согласование по кривизне между входом и выходом каждого модуля, подключенного на каждом стыке.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что траекторию каждого модуля соединительного оптического волновода определяют в соответствии со значениями, полученными из многочленов продольной и поперечной оси, коэффициенты которых определяют на основании второго ограничительного условия на стыках каждого модуля соединительного оптического волновода, при изменении значения параметра многочленов от нуля до значения длины каждого модуля соединительного оптического волновода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41