[發明專利]一種提高偏振消光比的方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202011423444.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112558221A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 任梅珍;周來
• 申請（專利權）人: 北京量子信息科學研究院
• 主分類號: G02B6/126
• 分類號: G02B6/126;G02B6/125
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請公開了一種提高偏振消光比的方法、裝置及系統，其中，提高偏振消光比的方法，包括：確定寬波導的長度；確定寬波導的長度后，對相移波導的長度進行調節，獲得相移波導的均衡后長度；確定相移波導的均衡后長度，再對寬波導的長度進行調節，獲得寬波導的調節后長度；根據相移波導的均衡后長度和寬波導的調節后長度對TE模和TM模的消光比進行判斷，若滿足預設條件，則確定均衡后相移波導的長度和調節后寬波導的長度為調節參數，根據調節參數進行偏振消光比調節；若不滿足預設條件，則重新確定寬波導的長度。本申請同時優化寬波導L1w和相移波導L2n_1的長度，調節MZI兩臂之間的雙折射和臂長差，使PBS的兩個輸出端的PER同時得到提高。

技術領域

本申請涉及集成光學技術領域，尤其涉及一種提高偏振消光比的方法、裝置及系統。

背景技術

硅基二氧化硅偏振分束器(Polarization Beam Splitter，PBS)具有損耗低、便于集成的優點。基于硅基二氧化硅平臺來制作PBS，有幾種方案：第一種是在上包層上面濺射非晶硅(amorphous-Si)薄膜來控制波導的雙折射，該方案需要激光微調(Laser Trimming)技術來對波導雙折射進行精確控制，工藝復雜。第二種是在對稱的MZI(Mach-Zehnderinterferometer，馬赫曾德干涉儀)中插入λ/4波片的薄膜來改變TE和TM模的光程差(其中，λ表示波長，TE和TM表示光的偏振模式)，該方案可以降低器件對溫度和波長的依賴性。第三種是在MZI的兩臂上刻蝕溝槽并填充低折射率的材料，來改變兩臂的雙折射，該方案可以實現高的偏振消光比(大于30dB)。第四種是利用硅基二氧化硅波導的雙折射與波導芯區寬度有關的效應來實現PBS，該方案不需要特殊的工藝，如淀積非晶硅薄膜、激光微調技術、刻蝕溝槽等，而且具有低的插入損耗和大于20dB的偏振消光比。第四種方案實現的PBS具有工藝簡單、損耗低、方便與PLC平臺的其他器件集成等優點。

偏振分束器的偏振消光比(Polarization Extinction Ratio,PER)是其重要的評價指標。由于二氧化硅波導的雙折射較小和工藝誤差等原因，基于不同寬度波導的雙折射原理的PBS的PER一般較小。為了解決該問題，一般的方法是在MZI的兩臂中引入相位差來補償TE和TM模之間的相位誤差。補償之后，器件的PER可以達到20dB。

發明內容

本申請的目的在于提供一種提高偏振消光比的方法、裝置及系統，采用同時優化寬波導L1w和相移波導L2n_1的長度，調節MZI兩臂之間的雙折射和臂長差，使PBS的兩個輸出端的PER同時得到提高。

為達到上述目的，本申請提供一種提高偏振消光比的方法，包括：確定寬波導的長度；確定寬波導的長度后，對相移波導的長度進行調節，獲得相移波導的均衡后長度；確定相移波導的均衡后長度，再對寬波導的長度進行調節，獲得寬波導的調節后長度；根據相移波導的均衡后長度和寬波導的調節后長度對TE模和TM模的消光比進行判斷，若滿足預設條件，則確定相移波導的均衡后長度和寬波導的調節后長度為調節參數，根據調節參數進行偏振消光比調節；若不滿足預設條件，則重新確定寬波導的長度。

如上的，其中，預設條件為TE模和TM模的消光比均大于30dB。

如上的，其中，相移波導的均衡后長度為1920μm，寬波導的調節后長度為3650μm。

本申請還提供一種偏振分束器，包括：第一耦合器和第二耦合器；其中，第一耦合器具有第一輸出端和第二輸出端；第二耦合器具有第三輸入端和第四輸入端；第一輸出端與第一窄波導、第一錐形過渡波導、寬波導、第二錐形過渡波導和第二窄波導依次連接，第二窄波導與第三輸入端連接；第二輸出端與相移波導、第三錐形過渡波導、第四錐形過渡波導和第三窄波導依次相連，第三窄波導與第四輸入端連接；其中，寬波導的調節后長度和相移波導的均衡后長度通過上述的提高偏振消光比的方法獲得。

如上的，其中，第一耦合器和第二耦合器均采用定向耦合器、Y型耦合器或MMI型耦合器中的任意一種。