[發明專利]偏振分束器和光學器件

在審

• 申請號: 201480023231.2
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN105143938A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 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: 李蘭;孫志湧

技術領域

本發明涉及一種偏振分束器和一種光學器件。

背景技術

近來，光學通信傳輸系統已經被徹底改變。也就是說，這些傳輸系統已經從作為過去曾主流使用的系統的IM-DD(強度調制-直接檢測)系統改變為以QPSK(正交相移鍵控)為代表的進行相干檢測的系統。更具體地，作為40Gbps或更大的光學傳輸的目標，已經對將信號疊加在正交偏振和相位上的DP-QPSK(雙偏振正交相移鍵控)系統進行研究和開發。這些系統中的一些已被推出為產品。

在DP-QPSK系統中，將相干接收機用作關鍵部件。該相干接收機包括PLC(PlanerLightwaveCircuit：平面光波回路)型光學相干混頻器、偏振分束器(PBS)、光檢測器(PD)和跨阻放大器(TIA：transimpedanceamplifier)。這些部件從一些設備供應商發運。例如，專利文獻1公開了一種使用SiO₂的偏振分束器。

此外，作為未來的前景，已在MSA(多源協議)中研究被稱為“第二代”的小相干接收機。該小相干接收機需要PLC的進一步小型化。特別是，使用Si作為光學波導的基底材料的Si光電子器件已引起關注。在Si光電子技術中，Si和SiO₂之間的折射率差較大，并且因此預期，將實現由于強烈的光限制導致的小彎曲半徑。在Si光電子技術中，預期也將實現使用Ge的PD集成、使用大形狀雙折射的PBS集成等。

引文列表

專利文獻

專利文獻1：日本未審查專利申請公開No.2003-222748

發明內容

作為使用Si光電子技術制造的PBS，已經提出了使用Si線波導的定向耦合器型PBS、MMI(多模干涉儀)型PBS、使用脊形波導的MZI(馬赫曾德(MachZehnder)干涉儀)型PBS等。然而，這些PBS還不適合生產應用，并且因此，這些PBS還都沒有商業化。

使用Si光電子技術制造的常規PBS具有以下問題。首先，在使用Si線波導的定向耦合器型PBS中，難以控制兩個波導之間的間隔。此外，由于波導本身的傳播損耗較大，因此很難使用波導作為光學集成回路。這同樣適用于MMI型PBS。

另一方面，使用脊形波導的MZI型PBS中的傳播損耗比使用線波導的MZI型PBS中的傳播損耗小。然而，難以控制構成MZI的兩個臂的折射率，因此不能確保足夠的制造容差。

本發明目的是提供一種偏振分束器和一種具有高生產率的光學器件。

問題的解決方案

本發明的一個示例性方面是一種偏振分束器，包括：解復用器，所述解復用器將輸入光解復用成第一輸入光和第二輸入光；復用器，所述復用器復用所述第一輸入光和所述第二輸入光，通過由所述解復用器對所述輸入光進行解復用來獲得所述第一輸入光和所述第二輸入光；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復用器，所述第一臂波導的至少一部分由脊形波導形成；以及第二臂波導，所述第二臂波導將所述第二輸入光引導到所述復用器，所述第二臂波導的至少一部分由通道波導形成。所述第一臂波導和所述第二臂波導形成有以下波導寬度：在該波導寬度下，在彼此正交的線性偏振分量中的一個中，所述第一臂波導關于所述輸入光的折射率與所述第二臂波導關于所述輸入光的折射率相同，并且所述第一臂波導關于所述波導寬度的改變的折射率改變與所述第二臂波導關于所述波導寬度的改變的折射率改變相同。在所述正交偏振分量中的另一個中，在傳播通過所述第一臂波導的所述第一輸入光和傳播通過所述第二臂波導的所述第二輸入光之間產生相位差。

發明的有利效果

根據本發明，能夠提供一種偏振分束器和一種具有高生產率的光學器件。

附圖說明

圖1是示出脊形波導的橫截面的圖；

圖2是示出通道波導的橫截面的圖；

圖3是示出PBS的整體配置的概略圖；

圖4是PBS的配置的橫截面圖；

圖5是示出Si脊形波導的色散關系的曲線圖；

圖6是示出當兩個臂波導各自由脊形波導形成時的PBS光譜的實例的曲線圖；

圖7是示出當兩個臂波導各自由脊形波導形成時的波導寬度的容差的曲線圖；

圖8是示出當兩個臂波導各自由脊形波導形成時的波導寬度的容差的曲線圖；

圖9是示出在TE偏振光中的通道波導和脊形波導的色散關系的曲線圖；

圖10是示出在TM偏振光中的通道波導和脊形波導的色散關系的曲線圖；

圖11是示出TM偏振光中的折射率匹配的曲線圖；