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日本研发光变换器阵列 助力长距离通信

导读: 光纤阵列是为让光纤整齐排列在一起的器件,它是光通信中为了传输光信号而使用的核心器件之一。目前工厂已经做到了从光纤阵列母材V型槽的生产一致性,到灵活应对光纤阵列基板的各种技术要求(厚度、公差、间距等)。

  据报道,日本产业技术综合研究所的纳米设备中心,在NEC协助下,研发成功了光变换器阵列,它可与光纤阵列直接耦合,将光设备发展提高到一个新阶段。

  随着智能手机的普及以及网络视频等宽带业务的发展,网上数据通信量急增,使负责传输的大容量光纤通信网负荷加重。为了缓解这个矛盾,人们正在不断努力去提高光纤通信网络的传输速率,但随着光信号控制设备(节点)数量的增加,这些节点功耗越来越大,已引起人们关注。降低光信号控制设备(节点)的功耗,已成为人们争相研究的重点,传输设备也向光集成(光IC)方面发展。但是在光IC实用化中,研发出多信道的光IC设备,并能顺利实现同多根光纤进行光耦合是至关重要的。

  在光IC内的光波导通道上,必需把能够变换光束直径大小与多根光纤耦合的光变换器,装载到光IC上。然而到目前为止的光变换器,还没有具备能对光束直径进行扩张/缩小的功能,以实现与标准的光纤直接进行光耦合,所以必须使用透镜,让光变换器与光纤进行耦合。因为采用此种方式耦合的光通道数量受限,同时又要耗费许多工时进行组装,这一直是一个技术难题。

光变换器阵列促进光IC多通道化

  光IC的光回路是由硅光波导构成,光束通过它的横截面时,要求垂直度很高,通常要求度角偏差小于1μm。另一方面,通过标准光纤芯径的光束直径,被要求限制在10μm以内,这与光束直径的差距达到了10-100倍,所以要产生低损耗的光耦合,就必须制造出能把光束直径进行扩张/缩小的光变换器。

  此外,为了减少反射损耗,应把光波导通路端耦合端面的折射率,转换成与光纤折射率同等程度,在耦合端面上依据折射率差,对光束的反射进行抑制非常重要。所以现在必须满足2个条件,即要设计出能对注入光信号(光束)进行缩小/扩大的光变换器,让光纤和光IC直接进行光耦合。在制作的光变换器,因为它是由两阶段锥度结构的硅锥度和玻璃锥度构成,具有把双向光束进行缩小/扩大的效果,它具有对高倍率光束进行缩小/扩大的功能,这是一阶段锥形结构很难实现的。此外,光IC的光波导通路是由折射率比较大的硅(折射率3.5)构成,其折射率要在耦合端面上转换成与玻璃光纤折射率(折射率1.5)同等程度,这样发生的反射才能充分小。采用上述办法,每个光纤连接处产生的光损耗就能小于1分贝。

  所谓光变换器阵列,就是把多个光变换器进行均匀分布的光变换器组,据此能够把光IC的输入和输出光信号进行多通道化。

  在日本产业技术综合研究所纳米设备中心,不仅研发出了为长距离通信用的光变换器阵列,就是在比较短距离光互连网用的光变换器阵列,也在积极部署中。

  光纤阵列是为让光纤整齐排列在一起的器件,它是光通信中为了传输光信号而使用的核心器件之一。目前工厂已经做到了从光纤阵列母材V型槽的生产一致性,到灵活应对光纤阵列基板的各种技术要求(厚度、公差、间距等)。光纤阵列,是由数根到数十根等间隔(127μm或250μm)的光纤构成。光纤阵列已可大批量生产,产品种类包括1V光纤阵列、16V光纤阵列、48V光纤阵列等。其材料为光学玻璃(石英玻璃,高硼硅玻璃等),光纤排列定位精度达±0.3μm。

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