AWG介绍二：设计和优化

近似矩形。

一般情况下，在阵列波导输出端得到的光场如图20（a）所示；通过调整阵列波导输入端口径，可以改变其输出端光场，如图20（b）所示；在某些波导的输出端引入π相移（可通过调整波导长度差来实现），如图20（c）所示；阵列波导的最终输出光场为图20（b）和（c）函数的乘积，如图20（d）所示，其波形类似sinc函数分布，因此在输出波导可得到近似矩形的通带特性，如图21所示。

a)

b)

c)

d)

图20. a)阵列波导输出端光场，b)通过改变阵列波导输入端口径得到的输出端光场，c)在某些阵列波导输出端引入相移，d)阵列波导最终输出光场为c)和d)两函数的乘积

图21. 通过在阵列波导输出端引入相移得到的通带特性

4)输入端接MZ干涉器：在输入波导与输入星形耦合器之间串接一个MZ干涉器，如图22（a）所示，输入星形耦合器将有两条输入波导，不同波长的光场在输入端呈现不同的分布情况，如图22（b）所示。这样，在中心波长的附近，损耗将得到一定的平衡，从而实现平坦化的通带特性，如图23所示。

图22. a)输入端接MZ干涉器的AWG结构，b)不同波长的光场在输入端分布情况

图23. 通过在输入端接MZ干涉器得到的通带特性

前面两种方案，其本质都是通过改变输入光场与输出光场之间的耦合特性来优化通带特性；第三种方案是从傅立叶分析的角度实现通带平坦化；第四种方案是在透彻理解输入波导平面与输出波导平面之间的镜像关系的基础上，直接对通带内各波长的损耗进行均衡，实现通带平坦化。

第一种优化方案存在应用局限性；第三种优化方案工艺复杂，难以控制；第二种优化方案会增加额外的损耗，大约3dB；第四种优化方案工艺简单，也不会引起额外的损耗，通带平坦化之后的总损耗<3.5dB，缺点是串接的MZ干涉器会增加器件尺寸。