[發明專利]一種用于模式復用系統的集成光波導偏振分束器

無效

• 申請號: 201210238859.7
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102736181A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 戴道鋅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及復用技術及器件，尤其是涉及一種用于模式復用系統的集成光波導偏振分束器。

背景技術

眾所周知，光作為載波在長距離通信已經取得巨大成功。同樣地，光在光互連這種超短距離光通信也受到廣泛關注。尤其是，作為一種新的互聯方式，光互連可克服傳統電互聯存在的瓶頸問題。當前光互連不斷向超短距離互聯推進，其通信容量需求日益增長。針對光互連系統數據傳輸量大的特點，最直接的方法是借用長距離光纖通信系統中常用的波分復用（WDM）技術。

然而，波分復用系統需要多路激光器或可調諧激光器等價格昂貴的元件或模塊，因而成本很高，一定程度上將限制它在光互聯系統中的廣泛應用。因此，亟需發展新的復用技術，從而在獲得超高通信數據容量的同時，降低該復用系統的成本。模式復用技術在多模光纖通信中很早就被提出，但由于光纖模式控制（如轉化、激發）技術的難題使之進展緩慢。

值得注意的是，在片上光互連系統中數據傳輸所采用的是平面光波導鏈路，因而對偏振及模式都具有非常好的保持/控制能力。這為模式復用技術在光互連系統中的應用提供了一個極好的先決條件，其核心器件是模式（解）復用器。為了進一步擴充容量，還可將偏振復用和模式復用結合起來，使其容量增長一倍。此時，需要一種新穎的偏振分束器，其新穎之處在于：要實現將橫電TE偏振基模及高階模、橫磁TM偏振基模及高階模在空間上分開為兩組的功能。

應該指出，以往人們提出了多種偏振分束器的原理及設計，如利用對稱型方向耦合器【I.?Kiyat等，A?Compact?Silicon-on-Insulator?Polarization?Splitter,?IEEE?Photon.?Technol.?Lett.,?17(1):?100-102,?Jan.?2005.】、非對稱型方向耦合器【Daoxin?Dai等，Novel?ultra-short?and?ultra-broadband?polarization?beam?splitter?based?on?a?bent?directional?coupler，Opt.?Express,?19(19):?18614-18620?(2011).】、多模干涉耦合器【Y.?Jiao等，Shortened?polarization?beam?splitters?with?two?cascaded?multimode?interference?sections，IEEE?Photon.?Technol.?Lett.?21(20):?1538-1540,?2009.】、馬赫-澤德干涉儀【T.?K.?Liang等，Integrated?PBS?in?high?index?contrast?silicon-on-insulator?waveguides，IEEE?Photon.?Technol.?Lett.,?17(2):?393-395,?2005.】、零級陣列波導光柵等【Winnie?N.?Ye等，Passive?broadband?silicon-on-insulator?polarization?splitter，Opt.?Lett.?32,?1492-1494?(2007)?】。然而，對于以往報道的這些偏振分束器，其輸入/輸出光波導均為單模波導，只能接收、輸出橫電TE、橫磁TM的基模，即僅能將入射的橫電TE偏振基模、?橫磁TM偏振基模在空間上分開或合并，而不能接收或輸出高階模，因而無法適用于需要多個模式（包括基模及高階模）同時工作的場合（如模式復用系統）。

因此，亟需發展一種適合于模式復用系統的偏振分束器，從而可實現將橫電TE偏振基模及高階模、橫磁TM偏振基模及高階模在空間上分開為兩組的功能。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于模式復用系統的集成光波導偏振分束器，從而實現將橫電TE偏振基模及高階模、橫磁TM偏振基模及高階模在空間上分開為兩組的功能。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括有兩組正交偏振光注入的多模輸入光波導，偏振敏感裝置和第一多模輸出光波導，第二多模輸出光波導；偏振敏感裝置的輸入端與多模輸入光波導相連接，偏振敏感裝置的兩個輸出端分別與各自的第一多模輸出光波導，第二多模輸出光波導相連接，第一多模輸出光波導，第二多模輸出光波導分別用于接收被偏振敏感裝置所分離的兩組正交偏振光。

所述多模輸入光波導，第一多模輸出光波導和第二多模輸出光波導均支持兩個正交偏振的基模及至少一階高階模。