[發明專利]偏振分束器和光器件

在審

• 申請號: 201380073280.2
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN105190383A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 松本崇
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 魯山;孫志湧

技術領域

本發明涉及偏振分束器和光器件。

背景技術

近年來，關于超過100Gb/秒的超高速通信，已經對通過在波長使用效率、接收特性以及色散補償能力方面突出的雙偏振差分正交相移鍵控(DP-QPSK)的數字相干通信積極進行研究。用于DP-QPSK系統的接收機要求用來將光信號分成偏振波的功能，以及用于從已分裂光信號中檢索相位信息的90度光混合器(90-degreeopticalhybrid)功能。具有這樣的功能的接收機的標準化已經由OIF(OpticalInternetworkingForum：光互連論壇)促進高速數據通信的行業組織研究，并且一直積極追求遵照標準化規范的接收機的發展。

附帶地，據說使用光波導技術的平面光波回路作為用來實現這樣的DP-QPSK系統的接收機的功能是有影響的。二氧化硅波導被用于平面光波回路。然而，對于二氧化硅波導來說難以增加核心與包層之間的相對折射率差。二氧化硅波導的相對折射率差一般地是約2％。因此，波導的最小彎曲半徑大約為mm，并且因此難以使芯片最小化。在這樣的情況下，最近關注已不僅集中于相干混合器，而且集中于硅波導(專利文獻1)。因為硅有約3.5的高折射率，所以即使硅波導以大約數μm至數百μm的半徑彎曲也不產生過度損失。

引用列表

專利文獻

[專利文檔1]日本未審查專利申請公報No.2012-154980

發明內容

技術問題

硅波導一般地包括溝道波導和脊波導。溝道波導覆蓋有包層。溝道波導的厚度是約200nm。溝道波導能夠形成有約數μm的極小彎曲半徑，然而容易地感到波導側壁的粗糙度并且波導有2dB/cm至3dB/cm的大傳播損失。另外，溝道波導要求較高精度和使用EB(ElectronBeam：電子束)寫入器，這花費長時間繪制圖案。另一方面，脊波導是以該波導被夾在包層之間的方式形成的。脊波導的厚度是約1μm至3μm。波導的彎曲半徑是約200μm，其不與溝道波導的彎曲半徑一樣小，然而脊波導的傳播損失是0.5dB/cm至1.0dB/cm，其小于溝道波導的傳播損失。在脊波導的制備中，能夠通過步進曝光獲得足夠的特性，并且因此脊波導的生產率高于溝道波導的生產率。

由于上述原因，鑒于插入損失和大規模生產率(成本)在許多情況下采用脊波導。相干接收機的商品化是不可避免的，并且存在對于其低成本生產的需求。因此，已經進行作為要由脊波導實現的相干混合器的研究和開發。

并且在使用脊硅波導來實現相干混合器的情況下，像二氧化硅波導一樣，能夠通過馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)干涉儀實現偏振分束功能。硅波導的結構中的折射率色散大于典型的二氧化硅波導的折射率色散，這在尺寸方面是有利的。然而，硅波導對諸如波導寬度、脊高度以及核心Si層的厚度的參數敏感。因此，硅波導有生產率問題。已經鑒于上述問題做出了本發明。

本發明的一個目標是提供具有高生產率的偏振分束器和光器件。

問題的解決方案

本發明的一個示例性方面是偏振分束器，所述偏振分束器包括：分波器，所述分波器由脊波導形成并且將輸入光分波成第一輸入光和第二輸入光；合波器，所述合波器由脊波導形成并且對所述第一輸入光和所述第二輸入光進行合波，所述第一輸入光和所述第二輸入光是通過由所述分波器對所述輸入光進行分波來獲得的；第一臂波導，所述第一臂波導將所述第一輸入光引導到所述合波器，所述第一臂波導的至少一部分由溝道波導形成；以及第二臂波導，所述第二臂波導相對于傳播通過所述第一臂波導的所述第一輸入光在所述第二輸入光中生成相位差，并且將所述第二輸入光引導到所述合波器，所述第二臂波導的至少一部分由溝道波導形成。

發明的有益效果

根據本發明，有可能提供具有高生產率的偏振分束器和光器件。

附圖說明

圖1是示出光器件的總體配置的示意圖；

圖2是示出脊波導的橫截面的圖；

圖3是示出溝道波導的橫截面的圖；

圖4是示出馬赫-曾德爾PBS的示意配置的平面圖；

圖5是示出過渡區的配置的立體圖；

圖6是示出WG寬度容差的曲線圖；

圖7是示出脊高度容差的曲線圖；

圖8是示出相對于波導寬度的等效折射率的改變的曲線圖；以及

圖9是示出相對于臂長度的光程(opticalpathlength)的改變的曲線圖。

具體實施方式