[发明专利]一种偏振不敏感阵列波导光栅

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏振不敏感阵列波导光栅，属于平面光波导集成器件领域。

背景技术

阵列波导光栅是一种典型的集成型波分复用/解复用器件，传统的阵列波导光栅依次由输入波导1、输入平板波导2、阵列波导4、输出平板波导6和输出波导8连接组成(见图1)，复合光从输入波导入射，进入平板波导并发散传输，然后耦合到波导阵列中的各条波导。相邻阵列波导存在一定光程差，从而对各波长的光产生不同的位相差，实现光栅的色散功能。经过输出平板波导后，不同波长的光会聚于阵列波导光栅像面上的不同点，然后再耦合到对应位置的输出波导，即可将不同波长的光从不同输出波导输出，实现了不同波长的光的分离，这就是波分解复用的功能。反过来，就可以实现波分复用功能。在阵列波导光栅(AWG)的实际应用中，如何消除其偏振相关性，从而使之偏振不敏感是一个非常重要的研究课题。对于传统的大尺寸阵列波导光栅，已经有多种偏振补偿技术实现偏振不敏感特性。

近年来，硅纳米线光波导以其超紧凑结构的特点逐渐受到人们重视。和传统阵列波导光栅不同的是，硅纳米线阵列波导光栅的通道间隔、中心波长均对偏振极为敏感。而传统的偏振补偿技术往往仅能消除中心波长的偏振相关性，并不适用于硅纳米线阵列波导光栅。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏振不敏感的阵列波导光栅。

本发明的偏振不敏感阵列波导光栅包括输入波导、输入平板波导，两组参数相互独立阵列波导，输出平板波导以及输出波导，输入平板波导中具有偏振分束器，输出平板波导中具有偏振合束器，第一组阵列波导和第二组阵列波导的一端分别通过输入平板波导与输入波导相连，第一组阵列波导和第二组阵列波导的另一端分别通过输出平板波导与输出波导相连。

上述的两组阵列波导的参数包括波导宽度、长度、条数、末端间距等。第一组阵列波导和第二组阵列波导的参数相互独立选取。第一组阵列波导和第二组阵列波导中的参数满足使两组阵列波导的中心通道波长相等和通道间隔相等的条件。通常使第一组阵列波导和第二组阵列波导中的相邻波导的长度差与末端间距满足使两个偏振的中心通道波长、通道间隔均相等的条件。

上述的偏振分束器可以是布拉格光栅结构或光子晶体结构。偏振合束器也可以是布拉格光栅结构或光子晶体结构。

其工作过程为：复合光从输入波导入射，进入平板波导并发散传输，到达偏振分束器后，分成两路：(1)其中一个偏振光被反射进入第一组阵列波导，然后在输出平板波导传输一段距离，并到达偏振合束器，再次被反射，聚焦之后被相应的输出波导接收；(2)另一个偏振光被透射进入第二组阵列波导，然后在输出平板波导传输一段距离，并到达偏振合束器，再次透射传输，聚焦之后被相应的输出波导接收。

本发明有益的效果是：

由于采用了两组参数相互独立的阵列波导，可分别针对横电模(TE)、横磁模(TM)独立选取阵列波导的参数，从而同时消除通道间隔、中心通道波长的偏振相关性。克服了传统偏振补偿技术不能消除通道间隔偏振敏感的局限性。本发明结构简单，设计方便，且未引入额外的复杂工艺，仅需制作阵列波导光栅的标准工艺。

附图说明

图1是传统阵列波导光栅的结构示意图；

图2是本发明偏振不敏感阵列波导光栅的结构示意图；

具体实施方式

参照图2，本发明的偏振不敏感阵列波导光栅，包括输入波导1、输入平板波导2，两组参数相互独立的阵列波导4、5，输出平板波导6以及输出波导8，输入平板波导2中具有偏振分束器3，输出平板波导6中具有偏振合束器7，第一组阵列波导4和第二组阵列波导5的一端分别通过输入平板波导2与输入波导1相连，第一组阵列波导4和第二组阵列波导5的另一端分别通过输出平板波导6与输出波导8相连。

下面给出一个具体实施例。

此例中，偏振分束器和偏振合束器分别采用光子晶体结构。平板波导长度L_FPR＝30.0μm，厚度为300nm，输出波导间距d_o＝1.832μm，光波导的芯层、下包层、上包层的折射率分别为3.455、1.46、1.0。

第一组阵列波导参数为：阵列波导总数N_WG＝34，阵列波导末端间隔d_g＝1.0μm。阵列波导宽度w_co＝500nm、相邻波导长度差ΔL＝11.376μm。

第二组阵列波导参数为：阵列波导总数N_WG＝34，阵列波导末端间隔d_g＝1.024μm，阵列波导宽度w_co＝500nm，相邻波导长度差ΔL＝16.70μm。