Método y sistema para tomas de redes de difracción con destino a supervisar una antena de red emisora DWDM integrada a una plataforma de circuito de ondas luminosas planas (PLC).

Un aparato emisor de multiplexión por división en longitudes de ondas densas,

DWDM integrado, que comprende:

un substrato de sílice sobre silicio, comprendiendo dicho substrato de sílice sobre silicio una capa de sílice y una capa de silicio, presentando dicho substrato una zona rebajada;

una pluralidad de guías de ondas de entrada (113) dentro de la capa de sílice, comprendiendo cada una de las guías de ondas de entrada (113) una zona de núcleo (321) rodeada por una zona de revestimiento (322), teniendo la zona de núcleo (321) un índice de refracción superior a un índice de refracción de la zona de revestimiento (322);

caracterizado porque el aparato comprende, además:

una pluralidad de redes de difracción (151) dentro de la capa de sílice, estando cada una de la pluralidad de redes de difracción (151) acoplada a una correspondiente de las guías de ondas de entrada (113), estando cada una de la pluralidad de redes de difracción formada en una parte de la zona de revestimiento por encima de la zona de núcleo;

una red selectiva planaria de guías de ondas (110) dentro de la capa de sílice y acoplada a la pluralidad de guías de ondas de entrada (113);

al menos una guía de ondas de salida (112) dentro de la capa de sílice y acoplada a la red selectiva planaria de guía de ondas (110);

una pluralidad de láseres (141, 142, 143, 144) dispuestos en la zona rebajada del substrato de sílice sobre silicio, estando cada uno de la pluralidad de láseres (141, 142, 143, 144) ópticamente acoplado a una correspondiente de la pluralidad de guías de ondas de entrada (113) y una pluralidad de fotodiodos (161), estando cada uno de la pluralidad de fotodiodos (161) superpuesto a una correspondiente de la pluralidad de redes de difracción (151) para supervisar la potencia óptica en una correspondiente de las guías de ondas de entrada (113) .

Método y sistema para tomas de redes de difracción con destino a supervisar una antena de red emisora DWDM integrada a una plataforma de circuito de ondas luminosas planas (PLC)

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está destinada a sistemas de transporte de fibra óptica y más en particular, a un método y un sistema para puntos de toma de red de difracción para supervisar una antena de red emisora de multiplexión por división en longitudes de ondas densas (DWDM) integrada en una plataforma de circuito de ondas luminosas planas (PLC) .

ANTECEDES DE LA INVENCIÓN

Se ha dedicado un esfuerzo considerable al desarrollo de emisores de bajo coste compactos para aplicaciones de multiplexión por división en longitudes de ondas densas (DWDM) desde los primeros años 1990s. Uno de los enfoques más prometedores es integrar láseres de semiconductores, tomas de derivación de redes ópticas y dispositivos de guía de ondas basados en sílice tales como red selectiva planaria de guías de ondas (AWG) o acopladores, en conjunto, para formar una red emisora 1xN DWDM. En comparación con los dispositivos discretos, este método elimina los puentes de fibras entre emisores y la unidad de multiplexión MUX. Además, en lugar del empaquetado de cada emisor y unidad MUX individualmente con sus propias carcasas físicas y conectores de latiguillos de fibras, esta integración híbrida sólo utiliza una caja con un número más bien pequeño de latiguillos de conexión. Además, el tamaño físico de la red emisora es mucho más pequeño que las magnitudes de los dispositivos discretos, lo que aumenta considerablemente la densidad de puertos.

Aún cuando estos sistemas DWDM convencionales sean de utilidad en algunas áreas, presentan numerosas limitaciones que restringen su efectividad en aplicaciones más amplias. Algunas de estas limitaciones se examinarán a continuación y luego se dan a conocer tecnologías perfeccionadas basadas en formas de realización de la presente invención.

El documento US 6.064.783 da a conocer un láser integrado y una guía de ondas acoplada. Una pluralidad de láseres está acoplada a una guía de ondas que tiene múltiples derivaciones. Una red de difracción se utiliza para mejorar el acoplamiento vertical de la salida de cada uno de la pluralidad de láseres en una bifurcación superpuesta de guía de ondas.

El documento EP 1 133 082 A1 da a conocer un sistema de supervisión óptica. Una toma de derivación óptica está conectada a una guía de ondas para derivar una parte de una señal óptica. Un dispositivo de demultiplexión, tal como una red selectiva planaria de guías de ondas (AWG) se conecta a la toma de derivación óptica para recibir la señal óptica y separar la señal óptica en una pluralidad de señales demultiplexadas. Un circuito matricial de fotodiodos recibe la pluralidad de señales demultiplexadas.

El documento EP 0 495 413 A1 da a conocer un detector de ondas luminosas que proporciona funciones de seguimiento y supervisión de longitudes de onda formando una red de difracción en una guía de ondas luminosas. La luz difractada, procedente de la guía de ondas, se recibe por un dispositivo detector de ondas luminosas que está constituido por múltiples fotodetectores y se detectan los cambios en el ángulo de emisión de la luz difractada causada por la longitud de onda de la luz incidente.

El documento US 6.628.850 B1 da a conocer una fibra óptica que presenta un núcleo de fibra y un revestimiento de fibra y el índice de refracción del revestimiento es menor que el del núcleo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está destinada a sistemas de transporte de fibra óptica. Más en particular, una forma de realización de la invención da a conocer una solución integrable de bajo coste y compacta para supervisar la potencia óptica individual en una red emisora DWDM integrada en una plataforma de PLC. Solamente a modo de ejemplo, la invención da a conocer un método para utilizar redes de difracción de índice de refracción débil formadas sobre una guía de ondas de sílice/silicio para redireccionar una parte de la potencia óptica verticalmente fuera del medio de transmisión para su detección por un circuito integrado de fotodiodos en la plataforma PLC situado por encima de la red de difracción. No obstante, sería reconocido que la invención presenta una gama mucho más amplia de aplicabilidad.

Según una forma de realización concreta, la invención da a conocer un aparato emisor DWDM integrado que comprende un substrato de sílice sobre silicio, constituido por una capa de sílice y una capa de silicio. El substrato de sílice sobre silicio incluye también una zona rebajada. El emisor comprende una pluralidad de guías de ondas de entrada dentro de la capa de sílice y una pluralidad de redes de difracción dentro de la capa de sílice. Cada una de la pluralidad de redes de difracción está acoplada a una correspondiente de las guías de ondas de entrada. Una red selectiva planaria de guías de ondas está dispuesta dentro de la capa de sílice y acoplada a la pluralidad de guías de ondas de entrada. Al menos una guía de ondas de salida está dispuesta dentro de la capa de sílice y acoplada a la red selectiva planaria de guías de

ondas. Además, el emisor comprende una pluralidad de láseres dispuestos en la zona rebajada del substrato de sílice sobre silicio. Cada uno de los láseres está acoplado, por medios ópticos, a una correspondiente de la pluralidad de guías de ondas de entrada. El emisor comprende, además, una pluralidad de fotodiodos, cada uno de los cuales se superpone a una correspondiente de la pluralidad de redes de difracción para supervisar la potencia óptica en una correspondiente de las guías de ondas de entrada.

En una forma de realización del emisor, cada una de las guías de ondas de entrada, dentro de la capa de sílice, comprende una zona de núcleo rodeada por una zona de revestimiento. La zona de núcleo está caracterizada por un índice de refracción mayor que un índice de refracción de la zona de revestimiento. En una forma de realización de la invención, cada una de la pluralidad de redes de difracción está dispuesta en una parte de la zona de revestimiento por encima de la zona de núcleo. Cada una de las redes de difracción comprende una pluralidad de elementos de redes de difracción. En una forma de realización, cada una de la pluralidad de redes de difracción comprende una pluralidad de zonas de difracción en la zona de revestimiento y la pluralidad de zonas de difracción está caracterizada por un índice de refracción diferente de un índice de refracción de la zona de revestimiento. En un ejemplo concreto la zona de revestimiento está formada en sílice no dopado y las zonas de difracción están formadas en sílice dopado. En otra forma de realización de la invención, cada una de la pluralidad de redes de difracción comprende una pluralidad de elementos de redes de difracción en una parte de la zona de revestimiento. El paso de la pluralidad de elementos de redes de difracción se selecciona para proporcionar una potencia difractada máxima que forma un ángulo de 90 grados en relación con un eje de la zona de núcleo al mismo tiempo que evita la retroreflexión. En algunas formas de realización, una guía de ondas de entrada está caracterizada por longitudes de onda de DWDM en una banda entre una primera longitud de onda !1 y una segunda longitud de onda !2 y un paso de los elementos de redes de difracción en cada una de la pluralidad de redes de difracción se selecciona desde fuera de los márgenes entre donde n es un índice de refracción de la guía de ondas y m es un número entero.

En una forma de realización concreta, la zona de núcleo incluye sílice dopado y la zona de revestimiento incluye sílice no dopado. En otra forma de realización, una guía de onda de entrada está caracterizada por longitudes de onda DWDM en la banda C (1530-1560 nm) y un paso de la pluralidad de elementos de redes de difracción se selecciona desde fuera de los márgenes entre 510-520 nm, 1020-1040 nm o 1530-1560 nm.

Según una forma de realización alternativa, la invención da a conocer un método para formar un aparato emisor DWDM integrado. El método comprende proporcionar una capa de silicio y formar un multiplexor óptico dentro de una capa de sílice sobre la capa de silicio. El multiplexor óptico comprende una pluralidad de guías de ondas de entrada y al menos una guía de ondas de salida. La formación del multiplexor óptico comprende... [Seguir leyendo]

1. Un aparato emisor de multiplexión por división en longitudes de ondas densas, DWDM integrado, que comprende:

un substrato de sílice sobre silicio, comprendiendo dicho substrato de sílice sobre silicio una capa de sílice y una capa de silicio, presentando dicho substrato una zona rebajada;

una pluralidad de guías de ondas de entrada (113) dentro de la capa de sílice, comprendiendo cada una de las guías de ondas de entrada (113) una zona de núcleo (321) rodeada por una zona de revestimiento (322) , teniendo la zona de núcleo (321) un índice de refracción superior a un índice de refracción de la zona de revestimiento (322) ;

caracterizado porque el aparato comprende, además:

una pluralidad de redes de difracción (151) dentro de la capa de sílice, estando cada una de la pluralidad de redes de difracción (151) acoplada a una correspondiente de las guías de ondas de entrada (113) , estando cada una de la pluralidad de redes de difracción formada en una parte de la zona de revestimiento por encima de la zona de núcleo;

una red selectiva planaria de guías de ondas (110) dentro de la capa de sílice y acoplada a la pluralidad de guías de ondas de entrada (113) ;

al menos una guía de ondas de salida (112) dentro de la capa de sílice y acoplada a la red selectiva planaria de guía de ondas (110) ;

una pluralidad de láseres (141, 142, 143, 144) dispuestos en la zona rebajada del substrato de sílice sobre silicio, estando cada uno de la pluralidad de láseres (141, 142, 143, 144) ópticamente acoplado a una correspondiente de la pluralidad de guías de ondas de entrada (113) y una pluralidad de fotodiodos (161) , estando cada uno de la pluralidad de fotodiodos (161) superpuesto a una correspondiente de la pluralidad de redes de difracción (151) para supervisar la potencia óptica en una correspondiente de las guías de ondas de entrada (113) .

2. El aparato según la reivindicación 1, en donde cada una de la pluralidad de redes de difracción (151) comprende una pluralidad de zonas de difracción en la zona de revestimiento (322) , estando la pluralidad de zonas de difracción caracterizada por un índice de refracción diferente de un índice de refracción de la zona de revestimiento.

3. El aparato según la reivindicación 2, en donde la zona de revestimiento (322) comprende sílice no dopado y las zonas de difracción comprenden sílice dopado.

4. El aparato según la reivindicación 1, en donde cada una de la pluralidad de redes de difracción (151) comprende una pluralidad de elementos de redes de difracción en una parte de la zona de revestimiento (322) , un paso de la pluralidad de elementos de redes de difracción se selecciona de modo que proporcione una potencia difractada máxima que forma un ángulo de 90 grados con respecto a un eje de la zona de núcleo (321) , al mismo tiempo que evita la retroreflexión.

5. Un método para la formación de un aparato emisor DWDM integrado, caracterizado porque comprende:

proporcionar una capa de silicio (124) ;

formar un multiplexor óptico dentro de una capa de sílice (122) sobre la capa de silicio (124) , comprendiendo el multiplexor óptico una pluralidad de guías de ondas de entrada (113) y al menos una guía de ondas de salida (112) , en donde la formación del multiplexor óptico comprende:

la formación de una primera capa de revestimiento de sílice (322) sobre la capa de silicio (124) ;

la formación de una capa de núcleo de sílice (321) sobre la primera capa de revestimiento de sílice (322) ;

el ataque químico de al menos una parte de la capa de núcleo de sílice (321) y el depósito de una segunda capa de revestimiento de sílice (322) sobre la capa de núcleo de sílice sometida al ataque químico (321) y la primera capa de revestimiento de sílice (322) ;

la formación de una pluralidad de redes de difracción (351) dentro de la segunda capa de revestimiento de sílice (322) , estando cada una de la pluralidad de redes de difracción (351) acoplada a una correspondiente de las guías de ondas de entrada (113) ;

la retirada de al menos una primera parte de la capa de sílice para dejar expuesta una superficie; el montaje de una pluralidad de láseres de semiconductores (315) en la superficie, estando cada uno de los láseres (315) ópticamente acoplados a una correspondiente de la pluralidad de guías de ondas de entrada (113) y la fijación de un pluralidad de fotodiodos (361) a la capa de sílice, estando cada uno de la pluralidad de fotodiodos (361) superpuesto a una correspondiente de la pluralidad de redes de difracción (351) para supervisar la potencia óptica en una correspondiente de las guías de ondas de entrada (113) .

6. El método según la reivindicación 5, en donde la primera capa de revestimiento de sílice (322) comprende una capa 10 de sílice no dopado y/o

la segunda capa de revestimiento de sílice (322) comprende una capa de sílice no dopado.

7. El método según la reivindicación 5, en donde la capa de núcleo de sílice (321) comprende una capa de sílice 15 dopado.

8. El método según la reivindicación 5, en donde cada una de la pluralidad de redes de difracción (351) comprende una pluralidad de zonas de difracción en la zona de revestimiento (322) , estando la pluralidad de zonas de difracción caracterizada por un índice de refracción diferente de un índice de refracción de la zona de revestimiento (322) .

9. El método según la reivindicación 8, en donde la zona de revestimiento comprende una capa de sílice no dopado y las zonas de difracción comprenden sílice dopado.

10. El método según la reivindicación 9, en donde la pluralidad de redes de difracción se forman utilizando la exposición 25 de rayos UV con una máscara.

11. El método según la reivindicación 5, en donde cada una de la pluralidad de redes de difracción (351) comprende una pluralidad de elementos de redes de difracción en una parte de la zona de revestimiento (322) , siendo un paso de la pluralidad de elementos de redes de difracción seleccionado para proporcionar una potencia difractada máxima formando un ángulo de 90 grados con respecto a un eje de la zona de núcleo al mismo tiempo que se evita la retroreflexión.

Figura 1

Figura 2A Figura 2B

Perfil espacial Figura 3

Figura 4

Inicio Proporcionar una capa de silicio Formar un multiplexor óptico Formar redes de difracción en capa de sílice Eliminar una primera parte de capa de sílice Montar circuitos integrados de láser Conectar fotodiodos superpuestos a las redes de difracción Parada Figura 5