了解阵列波导光栅（AWG）复用/解复用器

图3-17表示平板阵列波导光栅（AWG）结构，这种器件由N个输入波导、N个输出波导、两个具有相同结构的N×N平板波导星形耦合器以及一个平板阵列波导光栅组成。这种光栅中的矩形波导尺寸约为6μm×6μm，相邻波导间具有恒定的路径长度差△L，其相邻波导间的相位差由式（1-4）得到

式中，λ是信号波长；ΔL是路径长度差，通常为几十微米；n_eff为信道波导的有效折射率，它与包层的折射率差相对较大，使波导有大的数值孔径，以便提高与光纤的耦合效率。

输入光从第一个星形耦合器输入，在输入平板波导区（即自由空间耦合区）模式场发散，把光功率几乎平均地分配到波导阵列输入端中的每一个波导，由阵列波导光栅的输入孔阑捕捉。由于阵列波导中的波导长度不等，由式（3-6）可知，不同波长的输入信号产生的相位延迟也不等。随后，光场在输出平板波导区衍射汇聚，不同波长的信号光经过干涉聚焦在像平面的不同位置，通过合理设计输出波导端口的位置，实现不同波长的信号就出现在不同的输出口。此处设计采用对称结构，根据互易性，同样也能实现合波的功能。

AWG光栅工作原理是基于马赫—曾德尔干涉仪的原理，即多个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论，所以输出端口与波长有一一对应的关系，也就是说，由不同波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同就出现在不同的波导出口上。(www.xing528.com)

在图3-17中，自由空间区两边的输入/输出波导的位置和弯曲阵列波导的位置满足罗兰圆（Rowland）和光栅圆规则，即输出波导的端口以等间距设置在半径为R的光栅圆周上，而输入波导的端口等间距设置在半径为R/2的罗兰圆的圆周上。光栅圆周的圆心在中心输入/输出波导的端部，并使阵列波导的中心位于光栅圆与罗兰圆的切点处。

图3-17 由阵列波导光栅（AWG）组成的解复用器/路由器

这种AWG器件适合大规模集成，是一种很有发展前途的制造单模光纤波分复用/解复用器的方法。