[發明專利]一種基于硅基集成的平面超透鏡結構非互易光路由器

有效

• 申請號: 202110794542.0
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113671630B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 畢磊;嚴巍;秦俊;鄧龍江
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B6/12;H04Q11/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種基于硅基集成的平面超透鏡結構非互易光路由器，其特征在于：

包括依次連接的：輸入硅基集成平板光波導、硅基集成磁光波導陣列、硅基集成相位補償結構陣列以及輸出硅基集成平板光波導；

所述輸入硅基集成平板光波導的一端為具有m個端口的輸入端，m≥3，另一端與硅基集成磁光波導陣列相連接，將輸入的光波分束至各硅基集成磁光波導中；其作為光波波束的分束區域，用作基于硅基集成的平面超透鏡的非互易光路由器的輸入端；

所述硅基集成磁光波導陣列由n根等間距的硅基集成磁光波導組成，n≥3，一端與正向輸入端的輸入硅基集成平板光波導相連接，另一端與硅基集成相位補償結構陣列相連接，用作基于硅基集成的平面超透鏡的非互易光路由器的非互易移相部分；

所述硅基集成相位補償結構陣列由n根等間距的相位補償單元組成，各相位補償單元均由兩段不同尺寸的硅基集成光波導組成；其一端與n根等間距硅基集成磁光波導一一對應連接，另一端與輸出硅基集成平板光波導相連接；

所述輸出硅基集成平板光波導的一端為具有k個端口的輸出端，k≥3，另一端與硅基集成相位補償結構陣列相連，使得由硅基集成相位補償結構陣列輸入的光波自由干涉并聚焦至k個輸出端口中的至少一個輸出端口，并進行輸出；輸出硅基集成平板光波導作為光波波束的聚焦區域，用作基于硅基集成的平面超透鏡的非互易光路由器的輸出端。

2.如權利要求1所述基于硅基集成的平面超透鏡結構非互易光路由器，其特征在于：所述各相位補償單元中兩段不同尺寸的硅基集成光波導，通過設計每段波導的長度和寬度分別以實現在輸入輸出端之間的任意多個端口的正反向非互易傳輸。

3.如權利要求1所述基于硅基集成的平面超透鏡結構非互易光路由器，其特征在于：

工作時：

在正向傳輸方向上，光波通過輸入硅基集成平板光波導結構，被分束成n路進入硅基集成磁光波導陣列中，其中每一路光束已在輸入硅基集成平板光波導中產生了相應的相位差；當光束通過硅基集成磁光波導陣列后，每一束光路進一步產生了正向的非互易相移，并進入硅基集成相位補償結構陣列；在硅基集成相位補償結構陣列中，對應每一路光束的相位得到相應的補償，使得在整個硅基集成相位補償結構陣列中的光束形成一個具有穩定相位差的光束陣列，并最終進入到正向輸出端的輸出硅基集成平板光波導中；由于穩定的相位差，這些光束最終在特定的方位上發生相長干涉，使得光波能量在該處發生聚焦，從而進入該處所對應的輸出端口；

對于反向輸入光，光波將經歷與正向相同的傳輸狀態，而由于硅基集成磁光波導帶來的非互易移相效應，使得反向傳輸光在硅基集成磁光波導陣列中產生與正向不同的移相，從而改變了當光束陣列輸入到正向輸入端的輸入硅基集成平板光波導時的相位差，導致反向傳輸光將在與正向輸入端口不同的方位處發生干涉聚焦，反向輸出光從而能夠進入與原正向輸入端口不同的端口，由此實現了非互易的端口間傳輸。