[發明專利]一種混合集成的三端口光環形器

有效

• 申請號: 201810561030.8
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108761648B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 萬助軍;丁詩磊;顏世佳;羅志祥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

1.一種混合集成的三端口光環形器，其特征在于，包括：光波導芯片，第一偏振轉換組件(3)和第二偏振轉換組件(4)；

在所述光波導芯片上集成有五個偏振分束器PBS1～PBS5，第一偏振分束器PBS1的第一端作為三端口光環形器的光信號輸入端T1，第二偏振分束器PBS2的第三端作為三端口光環形器的光信號傳輸端T2，第三偏振分束器PBS3的第一端作為三端口光環形器的光信號輸出端T3；

所述第一偏振分束器PBS1的第二端通過所述第一偏振轉換組件(3)連接至所述第四偏振分束器PBS4的第一端，所述第一偏振分束器PBS1的第三端通過所述第一偏振轉換組件(3)連接至所述第五偏振分束器PBS5的第一端；

所述第三偏振分束器PBS3的第二端通過所述第一偏振轉換組件(3)連接至所述第四偏振分束器PBS4的第二端，所述第三偏振分束器PBS3的第三端通過所述第一偏振轉換組件(3)連接至所述第五偏振分束器PBS5的第二端；

所述第四偏振分束器PBS4的第三端通過所述第二偏振轉換組件(4)連接至所述第二偏振分束器PBS2的第一端，所述第五偏振分束器PBS5的第三端通過所述第二偏振轉換組件(4)連接至所述第二偏振分束器PBS2的第二端。

2.如權利要求1所述的三端口光環形器，其特征在于，工作時，當光信號從T1端口傳輸到T2端口時，入射的隨機偏振光被PBS1分成TE偏振光和TM偏振光，經過第一偏振轉換組件后，TE偏振光和TM偏振光的偏振態保持不變，分別進入PBS4和PBS5，再通過第二偏振轉換組件后偏振態依舊不變，最后這兩路TE偏振光和TM偏振光被PBS2合并，從T2端口輸出；

當光信號從T2端口傳輸到T3端口時，入射的隨機偏振光被PBS2分成TE偏振光和TM偏振光，經過第二偏振轉換組件后，兩束光分別發生TE→TM和TM→TE的偏振變換，然后分別經過PBS4和PBS5，傳輸到第一偏振轉換組件的下部，并再次發生TM→TE和TE→TM的偏振變換，最后這兩路TE和TM偏振光被PBS3合并，從T3端口輸出。

3.如權利要求1所述的三端口光環形器，其特征在于，各個偏振分束器與第一偏振轉換組件(3)或第二偏振轉換組件(4)之間通過單模光波導連接。

4.如權利要求3所述的三端口光環形器，其特征在于，在連接各個偏振分束器的單模光波導的橫向設置有第一刻槽(1)和第二刻槽(2)，且所述第一偏振轉換組件(3)插入所述第一刻槽(1)中，所述第二偏振轉換組件(4)插入所述第二刻槽(2)中。

5.如權利要求4所述的三端口光環形器，其特征在于，在單模光波導中，設置有第一刻槽(1)或第二刻槽(2)處刻槽兩側附近的第一波導的波導寬度大于遠離刻槽區域的第二波導的波導寬度。

6.如權利要求5所述的三端口光環形器，其特征在于，在所述第一波導與所述第二波導之間通過錐區進行過渡銜接。

7.如權利要求1-6任一項所述的三端口光環形器，其特征在于，所述第一偏振轉換組件(3)和所述第二偏振轉換組件(4)的結構相同；且所述第一偏振轉換組件(3)和所述第二偏振轉換組件(4)均用于實現當光從一側通過時，偏振方向旋轉90度；當光從另一側通過時，偏振方向不發生旋轉。

8.如權利要求7所述的三端口光環形器，其特征在于，所述第一偏振轉換組件(3)包括：法拉第旋光片和半波片；法拉第旋光片與半波片緊密貼合，法拉第旋光片與第一偏振分束器PBS1和第三偏振分束器PBS3相連并靠近T1和T3端口；半波片與第四偏振分束器PBS4和第五偏振分束器PBS5相連并靠近T2端口；所述法拉第旋光片用于對光信號的偏振態旋轉45度，所述半波片用于讓光的偏振態繞其快軸作鏡像偏轉。

9.如權利要求8所述的三端口光環形器，其特征在于，所述半波片的中心波長為1285nm。