[發明專利]一種基于模階轉換的分束器

在審

• 申請號: 201711433160.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108169850A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 陳代高;肖希;王磊;張宇光;胡曉;李妙峰;馮朋;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張雯俐

1.一種基于模階轉換的分束器，其特征在于：該分束器包括順次相連的用于模階轉換的梯形波導、用于擴束的擴束梯形波導以及用于實現分束和基模輸出的組合波導結構；

基模光束進入用于模階轉換的梯形波導轉換成高階模TE_i，i為正整數；高階模TE_i再經過擴束梯形波導進行擴束后，進入組合波導結構；組合波導結構對擴束后的光束進行分束并使出射口光束變為基模后射出，最終得到一定分光比的多束光束。

2.如權利要求1所述的基于模階轉換的分束器，其特征在于：所述用于模階轉換的梯形波導可采用第一對稱梯形波導，實現基模與高階偶數階模之間的轉換；還可采用第一非對稱梯形波導，實現基模與高階偶數階模或者基模與高階奇數階模之間的轉換。

3.如權利要求2所述的基于模階轉換的分束器，其特征在于：所述用于模階轉換的梯形波導采用第一非對稱梯形波導將基模轉換成TE₁模，所述組合波導結構包括第一梯形波導和第二梯形波導；

TE₁模模場有兩份強度相等的等份，模式經擴束梯形波導進行擴束時，兩等份之間的間隙隨著擴束梯形波導寬度的增加而增大；當擴束到足夠寬度時，在擴束梯形波導出口中心處用工藝允許加工寬度的波導間間隙將光分別引入第一梯形波導和第二梯形波導，光從第一梯形波導和第二梯形波導出射后均為基模，且分光比為1：1，即形成由TE₁模為過渡模的3dB分束器。

4.如權利要求2所述的基于模階轉換的分束器，其特征在于：所述用于模階轉換的梯形波導采用第一非對稱梯形波導或第一對稱梯形波導將基模轉換成TE₂模，所述組合波導結構包括第一梯形波導、第二梯形波導和第三梯形波導；

TE₂模模場有三份強度相等的等份，TE₂模經擴束梯形波導進行擴束時，三等份之間的間隙隨著擴束梯形波導寬度的增加而增大；當擴束到足夠寬度時，在擴束梯形波導出口的寬度方向上分別距出口上邊沿1/3寬度處和2/3寬度處，用工藝允許加工寬度的波導間間隙將光分別引入第一梯形波導、第二梯形波導和第三梯形波導，光從第一梯形波導、第二梯形波導和第三梯形波導出射后均為基模，且分光比為1：1：1，即形成由TE₂模為過渡模的三等分分束器。

5.如權利要求2所述的基于模階轉換的分束器，其特征在于：所述用于模階轉換的梯形波導采用第一非對稱梯形波導或第一對稱梯形波導將基模轉換成高階偶數階TE_n模，n為偶數；所述組合波導結構包括第四梯形波導和第五梯形波導，且第四梯形波導的出射口還連接有第二非對稱梯形波導；

TE_n模模場有n+1份強度相等的等份，TE_n模經擴束梯形波導進行擴束時，n+1等份之間的間隙隨著擴束梯形波導寬度的增加而增大；當擴束到足夠寬度時，在擴束梯形波導出口的寬度方向上距出口上邊沿或下邊沿1/(n+1)寬度處，用工藝允許加工寬度的波導間間隙將光分別引入第四梯形波導和第五梯形波導；其中，n等份的光進入第四梯形波導后再進入第二非對稱梯形波導，第二非對稱梯形波導將n等份的光轉換為基模出射，1等份的光進入第五梯形波導后出射為基模，即形成由TE_n模為過渡模分光比為n:1的分束器。