[發(fā)明專利]一種基于多模亞波長光柵的偏振不敏感定向耦合器

有效

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109270627B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖金標(biāo);陳禹飛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發(fā)明公開了一種基于多模亞波長光柵的偏振不敏感定向耦合器，該耦合器由下至上依次為掩埋氧化層、耦合器部件和上包層，上包層覆蓋掩埋氧化層的上表面，耦合器部件水平生長于掩埋氧化層的上表面，并被上包層覆蓋；其中，所述耦合器部件包括下路輸入通道、下路左直角梯形通道、下路窄直通通道、下路右直角梯形通道、下路直通通道、上路直通通道、上路左直角梯形通道、上路窄直通通道、上路右直角梯形通道、上路輸出通道、輸入端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)、亞波長光柵結(jié)構(gòu)、輸出端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明定向耦合器具有低插入損耗、低反射損耗、高消光比、中帶寬、制造容差較大且結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多模亞波長光柵的偏振不敏感定向耦合器，屬于集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

最近，絕緣體上硅材料系統(tǒng)因可作為集成光子回路制造平臺而廣受關(guān)注。絕緣體上硅是硅光子學(xué)最有前景的平臺之一，由于其高折射率對比度和互補金屬氧化物半導(dǎo)體兼容處理的特點，引起了人們的極大興趣，非常有利于實現(xiàn)緊湊、高性價比和高產(chǎn)量的光子集成電路。最近，亞波長光柵依靠通過調(diào)節(jié)占空比和有效抑制衍射效應(yīng)來靈活改變波導(dǎo)芯的有效折射率的特征，為亞波長波導(dǎo)交叉等新型光子器件的設(shè)計提供了更多的可能性。對于定向耦合器，亞波長光柵結(jié)構(gòu)也可以是良好的候選者，因為可以自由地定制裝置的結(jié)構(gòu)雙折射和波長依賴性。由于設(shè)計簡單，定向耦合器在光子集成電路中應(yīng)用廣泛，但是近年來定向耦合器通常受到高插入損耗、窄帶寬和低制造公差的影響。因此，設(shè)計出一種具有低插入損耗、低反射損耗、高消光比、帶寬較大、制造容差較大且結(jié)構(gòu)緊湊的定向耦合器就很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于多模亞波長光柵的偏振不敏感定向耦合器，利用中路硅基亞波長光柵波導(dǎo)、亞波長光柵多模波導(dǎo)和上、下路硅基帶狀波導(dǎo)形成的基于亞波長光柵定向耦合器結(jié)構(gòu)，可大大降低耦合器的插入損耗、反射損耗，提高器件消光比，縮短器件的尺寸，降低器件的制造難度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于多模亞波長光柵的偏振不敏感定向耦合器，該定向耦合器由下至上依次為掩埋氧化層、耦合器部件和上包層，上包層覆蓋掩埋氧化層的上表面，耦合器部件水平生長于掩埋氧化層的上表面，并被上包層覆蓋；

所述耦合器部件包括下路輸入通道、下路左直角梯形通道、下路窄直通通道、下路右直角梯形通道、下路直通通道、上路直通通道、上路左直角梯形通道、上路窄直通通道、上路右直角梯形通道、上路輸出通道、亞波長光柵結(jié)構(gòu)、輸入端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)、輸出端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)；

下路輸入通道的一端和下路左直角梯形通道寬的一端相連、下路左直角梯形通道窄的一端和下路窄直通通道的一端相連、下路窄直通通道的另一端和下路右直角梯形通道窄的一端相連、下路右直角梯形通道寬的一端和下路直通通道的一端相連，構(gòu)成下路通道；

上路直通通道的一端和上路左直角梯形通道寬的一端相連、上路左直角梯形通道窄的一端和上路窄直通通道的一端相連、上路窄直通通道的另一端和上路右直角梯形通道窄的一端相連、上路右直角梯形通道寬的一端和上路輸出通道的一端相連，構(gòu)成上路通道；

其中，上路輸出通道和下路直通通道位于同一端；下路輸入通道和上路直通通道位于同一端；

輸入端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)和輸出端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)對稱分列于亞波長光柵結(jié)構(gòu)的左右側(cè)且與其對齊相連，上路左直角梯形通道和下路左直角梯形通道對稱分列于輸入端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)的上下側(cè)且與其對齊相連，上路窄直通通道和下路窄直通通道對稱分列于亞波長光柵結(jié)構(gòu)的上下側(cè)且與其對齊相連，上路右直角梯形通道和下路右直角梯形通道對稱分列于輸出端錐形亞波長光柵結(jié)構(gòu)的上下側(cè)且與其對齊相連，構(gòu)成基于亞波長光柵的定向耦合器部件；