[實用新型]一種支持TE和TM模式傳輸的緊湊型波導

有效

• 申請號: 201920655445.1
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN210038225U
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 黃兢凱;許吉;董雅璠;譚悅;陸昕怡;劉寧;陸云清
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林

本實用新型公開了一種支持TE和TM模式傳輸的緊湊型波導，所述波導支持TE和TM模式傳輸的緊湊型波導，在垂直、水平方向上各有三層結構：在垂直方向上第一層結構是高折射率材料Si，第二層結構是低折射率材料SiO₂，第三層結構是金屬Ag；在水平方向上第一層結構是是高折射率材料Si且與垂直方向的第一層結構一致，第二層結構是低折射率介質空氣，第三層結構是金屬Ag。所述水平、垂直方向的第二層結構均位于第一層與第三層結構之間。該波導在入射光波長為1550nm的情況下，可在結構依然緊湊且易于實現的同時實現TE、TM模式的傳輸。

技術領域

本實用新型屬于亞波長光子學技術領域，具體涉及一種支持TE 和TM模式傳輸的緊湊型波導。

背景技術：

偏振態是光的重要特性之一，其矢量特性使得其與物質之間發生錯綜復雜的相互作用，依此人們得以制作各種各樣的光學器件和光學系統。過去的研究主要針對的是空間均勻偏振態，如線偏振、圓偏振等等，對于這種情況，偏振態并不依賴于光束的空間位置。

混合等離激元波導(HPW)一般是由金屬層和高折射率介質材料層中間夾著一層低折射率介質材料構成，HPW的性能與中間的低折射率介質層的厚度緊密相關：當介質層厚度較大時，兩種模式是分開的，而且通常無法激發等離激元模式；而當介質層厚度減小到一定程度時，兩種模式混合疊加成一種新的模式，此時光場主要局限在中間的低折射率介質材料層。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種支持TE和TM模式傳輸的緊湊型波導，以改善已有結構性能。

一種支持TE和TM模式傳輸的緊湊型波導，包括以SiO₂為襯底由垂直方向和水平方向混合的波導，所述垂直方向的波導由三層材料構成，包括第一層折射率為3.478的高折射率材料Si，第二層折射率為1.44的低折率材料SiO₂和第三層的金屬材料Ag，所述水平方向的波導由三層材料構成，包括第一層折射率為3.478的高折率材料Si，第二層折射率為1的低折射率材料介質空氣和第三層的金屬材料Ag，所述垂直方向與水平方向的第二層結構均位于第一層和第三層結構之間。

進一步的，Si高度選取340nm，寬度選取280nm。

光場被很好的限制在低折射率介質層(空氣、SiO₂)中，同時在結構依然緊湊的情況下，具有低損耗長傳播距離的特性。

進一步的，所述波導TM模有效折射率為2.3081+8.2302E-4i，TE 模有效折射率為1.8618+8.1595E-4i。

模式有效折射率的實部代表混合的波導結構中的折射率，而虛部大小決定了混合模式在波導中傳播時傳輸損耗的大小。

本實用新型的優點在于：該種支持TE和TM模式傳輸的緊湊型波導結構簡單易設計，材料獲取容易，制備易實現。能在整體結構依舊緊湊的情況下在垂直與水平方向上實現TM、TE模式的傳輸，光場被很好的限制在低折射率介質層中且具有低損耗長傳播距離的特性。實現了對光偏振態的控制，結構集成度高，在光通信、集成光學領域具有一定的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例同時支持TE、TM模式的混合的波導結構截面示意圖。

圖2為實施例TE偏振光波導模式分布圖。

圖3為實施例TM偏振光波導模式分布圖。

具體實施方式

為使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本實用新型。