光通信研究SYUDY ON OPTICAL COMMUNICATIONS2003 年 第 1 卷 第 3 期AWG 插入损耗性能的分析和改善万 莉 1，吴亚明 2，王跃林 1，2 （1．浙江大学信息与电子工程学系，浙江杭州 310027；2．中科院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050） 摘 要：阵列波导光栅（AWG）是实现密集波分复用（DWDM）光网络的理想器件，插入损耗是它的一个重要性能指标．文章在综述了多种减小 AWG器件插入损耗方法的基础上，分析了如何使用楔形波导结构来降低模式失配所导致的耦合损耗．这种方法可以在不增加器件制作难度的同时大大降低 AWG 的插入损耗，并且适用于各种材料和结构的 AWG 器件设计． 关键词：密集波分复用；阵列波导光栅；插入损耗；楔形波导 阵列波导光栅（AWG）是实现多通道密集波分复用（DWDM）光网络的最理想器件．它是一种基于平面光波回路（PLC）技术的角色散型无源器件，由一个相位控制器，一个衍射光栅和输入／输出波导组成．与其他光栅技术相比，AWG 具有设计灵活、插入损耗低、滤波特性良好、性能长期稳定、易与光纤有效耦合和适于大批量生产等优点，在 DWDM 光网络中得到了广泛的应用，可以实现滤波、复用／解复用、光分插复用（OADM）等功能． AWG 是一种无源光器件，插入损耗是它的一项重要性能指标．近年来，人们在降低 AWG 器件的插入损耗方面做了大量的研究，提出了许多实用的设计方法．本文介绍了 AWG 的基本原理以及在降低器件插入损耗方面的最新进展，并在理论上分析了楔形波导结构对模场失配的优化作用，最后给出了 8 通道的AWG 解复用器的模拟结果．1 AWG 的基本原理及其损耗特性1．1 AWG 的基本原理 AWG 基于凹面光栅原理，1988 年由荷兰人 M．K．Smit 提出［1］．AWG 将凹面光栅的反射式结构拉成传输式结构，输入和输出波导分开，并用波导对光进行限制和传输，取代光在自由空间中的传播．利用这种传输式结构可在光的传播中引入一个较大的光程差，使光栅工作在高阶衍射状态，提高了光栅的分辨率． AWG 复用／解复用器的结构如图 1 所示，它由集成在同一衬底上的输入／输出波导、阵列波导和两个聚焦平板波导组成．输入／输出波导位于 Rowland圆的圆周上，对称地分布在器件的两端．阵列波导中相邻波导的长度差为一常数，可对入射光的相位进行周期性调制，因此称这种器件为 AWG．不同波长的光信号进入输入波导，在平板波导内自由传播，并耦合入阵列波导，经过阵列波导的色...
