[發(fā)明專利]一種基于雙非對(duì)稱臂馬赫-曾德干涉儀的InP偏振分束器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110822448.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113671720A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘盼;聞軍;查申龍;馬宏亮;占生寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安慶師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/28
• 分類號(hào): G02B27/28
• 代理公司: 北京恒和頓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11014
• 代理人: 沈楊

本發(fā)明提出的一種基于雙非對(duì)稱臂馬赫?曾德干涉儀的InP偏振分束器，包括：輸入波導(dǎo)、第一多模干涉儀、第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)、第二多模干涉儀、第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)；所述輸入波導(dǎo)與第一多模干涉儀直接連接，所述輸入波導(dǎo)通過(guò)第一多模干涉儀分別與第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)連接，所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)均與第二多模干涉儀連接，所述第二多模干涉儀分別與第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)連接。為了實(shí)現(xiàn)在不增加額外調(diào)制的情況下提高工藝容差，保持結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，基于InP材料采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)寬度雙非對(duì)稱馬赫?曾德干涉儀結(jié)構(gòu)來(lái)引入雙折射，實(shí)現(xiàn)不同偏振光束的分離；實(shí)現(xiàn)在不增加額外調(diào)制的情況下提高工藝容差，保持結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及偏振分束器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙非對(duì)稱臂馬赫-曾德干涉儀的InP偏振分束器。

背景技術(shù)

隨著光通信傳輸容量和速率的要求不斷提升，在波分復(fù)用基礎(chǔ)上，相干光通信技術(shù)快速發(fā)展。雙偏振-相移鍵控技術(shù)可以充分利用光的偏振和相位信息，增大通信容量和速率。偏振分束器是光通信乃至量子通信中實(shí)現(xiàn)偏振控制的重要器件。InP材料相比于其他常用的硅和二氧化硅等材料，具有高速、可以實(shí)現(xiàn)有源和無(wú)源器件單片集成等特點(diǎn)，是單片光子集成芯片的優(yōu)良材料。InP基相干光發(fā)射和接收芯片的研究越來(lái)越成熟，并已實(shí)現(xiàn)商用。盡管如此，偏振分束器也存在著許多問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。

常用的偏振分束器芯片基于馬赫-曾德干涉儀結(jié)構(gòu)和定向耦合結(jié)構(gòu)，然而這兩種結(jié)構(gòu)都對(duì)波導(dǎo)寬度十分敏感，在芯片制備過(guò)程中，幾納米的工藝誤差就會(huì)引起器件性能的急劇下降。在實(shí)際應(yīng)用中，需要增加主動(dòng)調(diào)制的方法來(lái)補(bǔ)償誤差，如電光調(diào)制、熱光調(diào)制等。但這會(huì)增加能耗同時(shí)加大了芯片的復(fù)雜性，不利于大規(guī)模商用。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種基于雙非對(duì)稱臂馬赫-曾德干涉儀的InP偏振分束器，實(shí)現(xiàn)在不增加額外調(diào)制的情況下提高工藝容差，保持結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊。

一種基于雙非對(duì)稱臂馬赫-曾德干涉儀的InP偏振分束器，包括：

輸入波導(dǎo)、第一多模干涉儀、第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)、第二多模干涉儀、第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)；

所述輸入波導(dǎo)與第一多模干涉儀直接連接，所述輸入波導(dǎo)通過(guò)第一多模干涉儀分別與第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)連接，所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)均與第二多模干涉儀連接，所述第二多模干涉儀分別與第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)連接。

進(jìn)一步地，所述第一波導(dǎo)為寬臂淺脊型波導(dǎo)，所述寬臂淺脊型波導(dǎo)由InP 襯底、InP緩沖層、InGaAsP芯層、InP覆蓋層組成；所述第二波導(dǎo)為窄臂深脊型波導(dǎo)，所述窄臂深脊型波導(dǎo)由InP襯底、InP緩沖層、InGaAsP芯層、InP覆蓋層組成。

進(jìn)一步地，所述第一波導(dǎo)的寬度為5.5微米，所述第二波導(dǎo)的寬度為4微米。

進(jìn)一步地，第一多模干涉儀為1×2多模干涉儀。

進(jìn)一步地，第二多模干涉儀為2×2多模干涉儀。

進(jìn)一步地，臂長(zhǎng)計(jì)算公式為：

(Δn)_TE·L＝N·λ

其中L為臂長(zhǎng)，λ為工作波長(zhǎng)，N和M分別為正整數(shù)。

進(jìn)一步地，偏振消光比的公式為：

其中，P_TE/P_TM分別是TE/TM偏振光的輸出光功率。

進(jìn)一步地，損耗(IL)的公式為：

其中，P_TE/P_TM分別是TE/TM偏振光的輸出光功率，P_input是輸入光功率。