[發(fā)明專利]基于絕熱錐形非對稱耦合與Y分支的硅基偏振分束旋轉器

有效

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• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112327411B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 解長健;鄒喜華;李沛軒;潘煒;閆連山
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G02B6/126
• 分類號: G02B6/126;G02B6/125
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 卓仲陽

本發(fā)明公開了基于絕熱錐形非對稱耦合與Y分支的硅基偏振分束旋轉器，具體采用二氧化硅作為基底以及包覆層；在基底與包覆層中間添加硅材料的緩沖層，并在緩沖層上構建脊形波導，形成偏振分束旋轉器主體；脊型波導由三段結構組成：第一段為絕熱錐形結構，寬度從W₁漸變到W₂，在波導1內部實現(xiàn)TM₀偏振模式到TE₁偏振模式的轉化；第二段采用非對稱耦合結構和絕熱錐形結構，實現(xiàn)波導1到波導2的偏振分束和旋轉；第三段由一個Y分支構成，通過一個S形彎曲結構與第二段連接，實現(xiàn)第二級偏振分束和旋轉。本發(fā)明的硅基光偏振旋轉分束器具有大工作波長范圍、高消光比、低損耗等優(yōu)點，在光通信與光電信號處理等系統(tǒng)中具有重要應用。

技術領域

本發(fā)明屬于硅基光子集成、光信號多維復用以及偏振模式轉化等領域，尤其涉及一種基于絕熱錐形非對稱耦合與Y分支的硅基偏振分束旋轉器。

背景技術

硅基光波導偏振處理器器件是一種基于硅材料偏振特性的集成化偏振處理器件。光的偏振在硅基光波導中主要有TE(橫電模)和TM(橫磁模)兩種偏振模式，實際應用主要集中在這兩種偏振模式的基模，即TE₀和TM₀偏振模式(或者準TE₀偏振模式和準TM₀偏振模式)。偏振分束主要采用相位匹配原理，通過偏振模式耦合實現(xiàn)分離；而偏振處理的難點主要是偏振模式轉化，目前實現(xiàn)偏振模式轉化的方式主要有三種：一是通過在垂直結構上使用不同材料實現(xiàn)垂直方向上的折射率對稱打破，可在某一寬度區(qū)域內產生混雜超模，偏振比接近50％時可實現(xiàn)偏振模式轉化；二是通過非對稱耦合結構，將水平和垂直兩個方向的折射率對稱同時打破，從而在波導間形成混雜超模，通過偏振模式耦合效應在偏振分離的過程中實現(xiàn)偏振模式轉化；三是使用一個Y分支結構，利用偏振模式分類原理，實現(xiàn)多種偏振模式間的轉化。由于硅材料的高折射率對比度以及偏振相關的特性，這些偏振模式轉化方式可以在硅光子集成平臺中以極小的尺寸、極低的損耗實現(xiàn)。因此硅基光波導偏振處理器件在未來集成化偏振處理器件制備領域有重要的研究以及應用價值。其中硅基光波導偏振分束旋轉器可以將輸入的多種偏振模式轉化為一種偏振模式輸出，而當前光信號處理器件普遍存在偏振敏感性，更少的偏振態(tài)意味著更簡單的后續(xù)處理以及更少的偏振損耗，因此在未來集成化的數(shù)據(jù)通信，量子通信領域應用中，偏振分束旋轉器是實現(xiàn)多維復用/解復用系統(tǒng)的必要器件。