新型專利說明書

五、中文新型摘要：

    本案係以偶合波導結構的雙工器來改良光纖網路之全雙工通訊的裝置，而該雙工器包含一偶合波導區；至少有二個輸入埠，形成於該偶合波導區之兩側，用以個別傳輸光波信號；至少有二個輸出埠，形成於該偶合波導區之兩側，用以各別傳輸光波信號；藉由控制偶合波導區的寬度與長度，進而達成雙向的不同波長訊號於該偶合波導區之ㄧ側的其一傳輸埠具有雙波長的全雙工通訊行為。

七、指定代表圖：

(一)本案指定代表圖為：第（ 一  ）圖。

(二)本代表圖之元件符號簡單說明:

10：積體化光學元件之全雙工通訊元件

11：雙模態干涉(TMI)偶合區域

12：S型波導

13：輸出埠

14：出入埠

15：全雙工通訊之傳輸埠

λ1：光波長1

λ2：光波長2

D ：TMI寬度

d ：單模態波導寬度

L ：TMI區域偶合長度

八、新型說明：

【新型所屬之技術領域】

    本案係為一種積體化之光學元件的應用，尤指以雙模態干涉結構之偶合波導的雙工器來改良光纖網路之全雙工通訊的裝置。

【先前技術】

    光纖網路系統在網路技術中已有數十年的時間，不過由於過去的頻寬需求並不高，以及在電腦的處理速度上還算足夠，因此光纖網路在市場上的佔有率並不高。

近年來全球網際網路以及電腦技術的迅速發展，平寬的需求將越來越大，而解決的問題的方法，在不改變現有機制下其方法為增加光纖數量，若以提升技術時其方法為引進分波多工(Wavelength Division Multiplexing, WDM)技術，但就現在的情況下，光纖始終是整各系統中不可或缺的一環，若能在不改變傳輸系統的情況下有效的使用光纖，可望節省大型光纖網路的建構費用。

    由於本案運用雙模態干涉的技術，因此在這裡對雙模態干涉結構作一基本介紹，即在光波導系統中屬於可處理為在一結構中擁有二個法線模態傳導的波導結構。

    另一方面光纖在傳輸光波資料時，以目前的習知技術，仍採用單線單向的光波資料傳輸；雙線雙向的雙工通訊行為。

    本案則是首次將雙模態干涉的技術配合WDM的原理設計為光纖網路之全雙工通訊器，並討論其光通訊常用之光波長，以提高此全雙工通訊器的可行性。此種設計可有效節省使用光纖數量，且同時擁有不變的平寬，低功率損失，以及細緻的設計等優點，並對未來元件的商絣樺，提供極佳的可行方案。

    故申請人有鑑於習知技術，仍經悉心試驗與探討，最終提出本案[以偶合波導結構的雙工器來改良光纖網路之全雙工通訊的裝置]，用以改良上述習知技術之缺失。

【新型內容】

    本案之主要目的係為提出一有效的單蕊光纖全雙工通訊傳輸，設計出一具雙波長的全雙工通訊元件，並討論其通訊用之光波長，以提高此全雙工通訊元件的可行性。此雙摸長的全雙工通訊元件是一種積體化之光波導元件，利用結合偶合波導及WDM原理所組合之全雙工通訊元件，利用控制偶合波導的傳導行為，進而達成雙信的不同波長訊號於該元件的特定傳輸埠進行具有雙波長的全雙工通訊行為。

    本案提出一種積體化之波導元件，包括一偶合波導需；至少有二各輸入埠，形成於該偶合波導區之兩側；至少有二各輸出埠，形成於該偶合波導區之兩側；藉由控制偶合波導區的光波導之光行進方向的引導行為，進而達成雙向的不同波長訊號於該偶合波導區之一側的其一傳輸埠，進行具有雙波長的全雙工通訊行為。

    根據上訴構想，該偶合潑倒可為傳統式方向偶合器波導，多模態干涉式波導及雙模態干涉式波導。

    根據上訴構想，該雙工器可利用任意具有傳導能力之材料之組合，使得光可在波導中傳導，並藉由材料的折射率之不同，配合變更其偶合波導的傳輸行為，進而調整為該全雙工器之對應的光波長之傳導行為，已達成全雙工器之單蕊光纖之雙向傳輸。

【實施方式】

    請參閱第一圖，其係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之三維空間示意圖，其主要由一雙模態干涉是(TMI)波導區(11)，及四個S型波導(12)，及四個單模態波導(13, 14, 15)所組成。且該偶合波導結構之雙工器具有二個輸入埠及二個輸出埠，其中有一輸入埠與輸出埠重疊，為相同之單模態波導。基本的操作原理為兩個不同之光波長信號λ1及λ2，分別由TMI波導區之二側的輸入埠輸入，透過TMI波導區域的引導，可使波長λ1或λ2TMI波導區之一側的輸入埠(15)輸出，形成單通道雙向傳輸的功能，而雙模態干涉式波導之另一側的二個傳輸埠(13, 14)則分別為λ1及λ2的輸入埠與輸出埠。

    由第一圖中可知，該TMI波導區(11)的長度為535μm及其TMI波導區(11)的寬度為4μm，當採用1.3μm與1.55μm的光波長通過此雙工器，可擷取到1.3μm波長的光輸出強度百分比為98.68%，而1.55μm波長的光輸出強度百分比為98.97%。

    請參閱第二圖，其係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之上視圖。由圖中可明顯看出，該雙工器之光波長λ1及λ2在通過偶合模態區域後，會於傳輸埠(15)進行全雙工的傳輸行為，而λ1及λ2則分別以傳輸埠(13)及傳輸埠(14)為其輸出埠與輸入埠。

    請參閱第三圖，其係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之操作示意圖。由圖中可明顯看出，該雙工器之光波長λ1及λ2分別以1.3μm與1.55μm輸入該雙工器時，該波長在元件中之傳輸行為。

    請參閱第四圖，其係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之偶合參數控制示意圖。由圖中可明顯看出，該雙工器之光波長λ1及λ2分別以1.3μm與1.55μm輸 入該雙工器時，由於該雙工器之中段TMI區域偶合長度之變化，來控制其各自的輸出埠所輸出之光前百分比。

    由第四圖可知，當TMI區域偶合長度介於0至100μm之間，可得到數個光強度交錯的峰值，而本案係採用光強度最佳值來代表本案之一較佳實施例，即TMI區域偶合長度為535μm的設計。

    請參閱第五圖，其係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之偶合寬度容許公差圖。由圖中可明顯看出，該雙工器之中段TMI偶合寬度於製程上所容許之公差量，即本案產用之TMI區域寬度所容許之公差值為±0.25μm。

    請參閱第六圖，其係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之應用概念圖。

    綜合上述，本案之偶合波導結構雙工器著重於提出一有效的單蕊光纖進行全雙工通訊行為的方式，設計出依據全雙工行為的通訊元件，並討論其光通訊常用之光波長，以提高此全雙工通訊元件的可靠性。此全雙工通訊元件是一種積體化之光旋元件，利用結合TMI與WDM的原理配合上積體光學的製造技術所組成之全雙工通訊元件，利用在TMI偶合區域的偶合長度變化，藉此限制波導中光波行進之特定路線，以達到全雙工通訊行為的路徑。

    本案之全雙工通訊器可應用於雙向光資料傳輸之光纖傳輸系統，以出份利用有限的光纖資源。由於本案可以減少光纖之使用數量來降低光纖成本，或藉此提昇用戶量，又可與現行的製程相容，並且具有改良習知技術的缺失，是故具有產業價值，進而達到發展本案之目的。

    本案須由熟悉本技術之人士任施匠斯而為，然接不通如附申請專利範圍所欲保護者。

【圖式簡單說明】

    第一圖係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之三維空間示意圖。

    第二圖係為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之上視圖。

    第三圖為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之操作示意圖。

    第四圖為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之偶合參數控制示意圖。

    第五圖為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之偶合寬度容許公差圖。

第六圖為本案之一較佳實施例之偶合波導結構雙工器之應用概念圖。

【主要元件符號說明】

10：積體化光學元件之全雙工通訊元件

11：雙模態干涉(TMI)偶合區域

12：S型波導

13：輸出埠

14：出入埠

15：全雙工通訊之傳輸埠

λ1：光波長1

λ2：光波長2

D ：TMI寬度

d ：單模態波導寬度

L ：TMI區域偶合長度

九、申請專利範圍：

1.一種偶合式波導結構之全雙工器，其包含：

    一偶合式波導區；

    至少有二個輸入埠，形成於該偶合式波導之兩側，用以各別傳輸光波信號；

    至少有二個輸出埠，形成於該偶合式波導之兩側，用以各別傳輸光波信號；

    藉由控制偶合式波導區之光波行進方向，進而達成雙向的不同波長信訊號於該偶合式波導區之一側的其一傳輸埠具有全雙工通訊行為。

2. 如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該偶合式波導結構為傳統式方向偶合式波導結構。

3. 如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該偶合式波導結構為多模態干涉式偶合波導結構。

4. 如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該偶合式波導結構為雙模態干涉式偶合波導結構。

5. 如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器，可利用偶合式波導區域的偶合長度變化，進而達成控制光波的路徑之效果。

6. 如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該雙工器之整體傳輸埠之數目為4個，即2X2之偶合式波導結構。

7. 如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該雙工器之整體傳輸埠之數目為3個，即1X2之偶合式波導結構。

8. 如申請專利範圍第2項、第3項、第4項、第5項、第6項或第7項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該全雙工器材質係為任意可導光之材料。

9. 如申請專利範圍第2項、第3項、第4項、第5項、第6項或第7項所述之偶合式波導結構之全雙工器，其中該全雙工器材質係為磷砷化銦鎵(InGaAsP)。

10. 一種利用如申請專利範圍第1項所述之偶合式波導結構之全雙工器來改良光纖網路之全雙工通訊的裝置，包括下列結構：

    一光纖線；

    二不同波長之光源；

    二光波長之光接收器；

    二光全雙工器；

    以及利用該偶合式波導結構的全雙工器來架構光纖網路之全雙工通訊之裝置。

11. 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該光纖線為一單模態光纖。

12. 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該不同波長之光源為1.3μm與1.55μm。

13. 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該光波長之光接收器分別為1.3μm與1.55μm的光接收器。

十、圖式：

第一圖

第二圖

第三圖

第四圖

第五圖

第六圖