將光無源元件按結(jié)構(gòu)形式和工藝技術(shù)分為三種類型:體塊型、全光纖 型和光波導(dǎo)型。
1. 體塊型光無源器件
體塊型光無源元件是用分立元件組成的.因而也稱為分立元件組合型。例如一玻璃片鍍 上吸收材料可構(gòu)成光衰減器;兩面鍍上商反射膜可構(gòu)成光濾波器;一閃耀光柵可做成光波分復(fù) 用/解復(fù)用器等等。
這種元件的缺點(diǎn)是不能直接與光纖線路連接.而是要通過耦合元件,因而損粍?shì)^大。最重 要的耦合元件是自聚焦棒透鏡組,其結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。
輸人光纖的光波經(jīng)第一自聚焦棒透 鏡擴(kuò)束并變?yōu)槠叫泄?,?jīng)第二自聚焦棒透鏡聚熱后再進(jìn)人輸出光纖。由于兩透鏡間是平行光. 因而兩透鏡可拉開20 mm左右的距離不會(huì)引起明顯的光路損耗。這就可以將體塊型元件置于間隙之中與光纖有效的耦合,形成帶光纖尾纖的元件。
2. 全光纖型光無源元件
全光纖型光無源元件全部由光纖做成,如直接耦合式光纖連接器、光纖型方向耦合器、星型耦合器、光纖型濾波器等。在這類元件中可能需要一些金屬或媒質(zhì)材料,但僅是作為結(jié)構(gòu)成封裝零件而不介入光路。用光纖構(gòu)成光纖元件,用到光纖切割,熔融,拉伸,光纖端面的研磨,拋光,鍍膜等工藝。這種元件的優(yōu)點(diǎn)是體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,抗電磁干擾,特別是能夠做成“在線“元件,直接接入光纖線路,因而附加損耗很低。
常見的全光纖型光無源器件有兩類:
(1 采用熔錐技術(shù)的器件:光耦合器/分路器/1310/1550nm波分復(fù)用器,密集波分復(fù)用器、高回波損耗光衰減器,以及980/1550nm、1480/1550nm泵浦耦合器等;
(2) 光纖光柵器件:密集波分復(fù)用器件,色散補(bǔ)償器件,F(xiàn)DFA增益平坦濾波器。
3.光波導(dǎo)型光無源元件
光波導(dǎo)型光無源元件是用平面或帶狀媒質(zhì)光波結(jié)構(gòu)成的,光波導(dǎo)多用鈦(Ti)擴(kuò)散的鈮酸鋰(LiNbO3)波導(dǎo),它是在LiNbO3襯底上沉積折射率較高的Ti以形成波導(dǎo)效應(yīng),其結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。光波導(dǎo)的形狀按元件要求,在沉積工藝之前用光刻的方法做在襯底上,以便沉積之后得到所需的圖形。圖6.3示出了幾種不同的波導(dǎo)元件結(jié)構(gòu)。
為了便于接人光纖線路.光波導(dǎo)也需要與光纖耦合而構(gòu)成帶尾纖的光波導(dǎo)元件。應(yīng)用較多的是端面直接耦合法.其結(jié)構(gòu)如圖6.4所示。
采用硅片基體將光波導(dǎo)元件與光纖連接端置于其上,基本上刻槽,槽中置入錐形調(diào)節(jié)光纖.調(diào)節(jié)該光纖的位置使光纖尾纖與光波導(dǎo)得到高 效率的耦合。在耦合時(shí)還需注意光纖中模式與光波導(dǎo)中模式的偏振態(tài)匹配,這需要用到保偏 光纖或采用普通中模光纖再加偏振控制器,這種光纖•波導(dǎo)•光纖機(jī)構(gòu)的損耗可做到1.5 dB 以下。
波導(dǎo)元件的優(yōu)點(diǎn)體枳小、重量輕、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性好、功粍低、抗電磁干擾性強(qiáng)、 適合批量生產(chǎn)a需要特別指出的是:如電路向集成化發(fā)展一樣,光路也要向集成化發(fā)展,而光波導(dǎo)是集成光學(xué)的基礎(chǔ)。這種單一功能的波導(dǎo)型無源元件是集成光路的一種初級(jí)形式.它為發(fā)展復(fù)合功能的無源集成光路及有源器件和無源元件合為一體的混合集成光路奠定了基礎(chǔ)。常見的集成光學(xué)無源器件可分為兩個(gè)系列:①LiNbO3系列器件——調(diào)制器,聲光調(diào)濾波器(AOTF)等;②Si/SiO2系列器件——耦合器/分路器、陣列波導(dǎo)光柵(AWG)