[發明專利]偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片

有效

• 申請號: 201410851705.4
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104459881A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 肖希;陳代高;王磊;李淼峰;邱英;楊奇
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/126;G02B6/27
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

1.偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，其中包括：

模斑變換器，將光纖中的光信號耦合至硅基光接收芯片內，

偏振分束器，所述偏振分束器的輸入端與所述模斑變換器的輸出端相連接，將所述光信號偏振分離成相互正交的橫磁場TM模偏振光和橫電場TE模偏振光，并分別將其分配到第一、第二硅波導中，

偏振旋轉器，所述偏振旋轉器的輸入端與所述偏振分束器的第一輸出端相連接，將其中的橫磁場TM模偏振光光信號的偏振態轉換成橫電場TE模偏振光，使第一、第二硅波導中的光信號的偏振態相同，

光均衡器，包括光衰減器和光延遲線，其中，所述光延遲線的輸入端與所述偏振旋轉器的輸出端相連接，所述光延遲線對第一硅波導中的橫電場TE模偏振光進行延遲，以與所述第二硅波導中的橫電場TE模偏振光適配時域同步；所述光衰減器的輸入端與所述偏振分束器的第二輸出端相連接，所述光衰減器對第二硅波導中的橫電場TE模偏振光引入固定量的光損耗，以實現與所述第一硅波導中的橫電場TE模偏振光適配功率均衡，

分光器，包括分別與所述光延遲線的輸出端、所述光衰減器的輸出端相連接的第一、第二分光器，所述第一、第二分光器分別將第一、第二硅波導中光信號中波長相同的部分對應下載，

多個光電探測器，每個光電探測器的兩端分別與所述第一、第二分光器的一個輸出端相對應，被下載的同一波長且分別來自所述第一、第二分光器中的兩路光分別入射到同一光電探測器的兩端，實現偏振不敏感的光探測功能。

2.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述模斑變換器采用SiO₂覆蓋式硅倒錐耦合結構，所述模斑變換器的端面與光纖端面相接，利用光模式擠壓或消逝場耦合效應將入射光纖的光信號的模斑直徑逐漸減小至與所述第一、第二硅波導寬度適配。

3.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述偏振分束器采用定向耦合器結構或者多模干涉器結構，其材料采用硅或者Si₃N₄或者SiO_xN_y或者硅、Si₃N₄和SiO_xN_y的復合材料。

4.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述偏振旋轉器采用級聯taper結構或者定向耦合器結構或者多模干涉器結構；其材料采用硅或者Si₃N₄或者SiO_xN_y或者硅、Si₃N₄和SiO_xN_y的復合材料。

5.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述光延遲線由一段無源光波導構成，其寬度和長度可匹配所述第一、第二硅波導兩個光學通道的光程；其材料采用硅或者Si₃N₄或者SiO_xN_y或者硅、Si₃N₄和SiO_xN_y的復合材料。

6.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述光衰減器采用固定光衰減器或者可調光衰減器。

7.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述第一、第二分光器結構相同，均采用1×N分光器，N≥1；其材料采用硅或者Si₃N₄或者SiO_xN_y或者硅、Si₃N₄和SiO_xN_y的復合材料。

8.如權利要求7所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述第一、第二分光器采用陣列波導光柵或者刻蝕衍射光柵或者級聯型馬赫曾德分光器或者光學微腔型分光器。

9.如權利要求1所述的偏振不敏感的波分復用型硅基光接收芯片，其特征在于，所述光電探測器采用鍺硅波導型光探測器或者硅基III-V異質集成光電探測器或者硅基石墨烯光電探測器。