[发明专利]一种阵列波导光栅实现均匀偏振补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阵列波导光栅，具体涉及一种阵列波导光栅实现均匀偏振补偿的方 法。

背景技术

在光通信技术领域，实现波分复用功能的器件很多，主要有多层介质薄膜波分复用器件 (MDTFF)、光纤布拉格光栅型(FBG)波分复用器件，蚀刻衍射光栅型(EDG)波分复用器件和阵列 波导光栅型(AWG)波分器件。但考虑到较多波长信道和与硅基CMOS工艺的兼容性，阵列波 导光栅仍是最佳选择之一。AWG具有结构紧凑、易于集成、性能优良和可靠性高等众多优点。

偏振敏感性问题一直是AWG应用中十分关键的问题。由于信号光经过普通单模光纤 传输后，其偏振态将发生随机变化。因此，对于光纤线路上的光器件来说，偏振不敏感问题 就变得非常重要。然而，在实际应用中，光路上的光波导对不同的入射偏振态常常会表现出 不同的传播特性，这主要在于波导中的横电模(TE)和横磁模(TM)的传播常数不同，引起TE模 和TM模的光在成像面上的像点发生偏移，即产生偏振相关波长漂移，从而使通道的频谱响 应发生偏移，这就是所谓的偏振敏感性。该特性带来的偏振相关波长漂移将会对传输系统产 生显著影响，劣化传输信号，增大光通信系统的误码率。因此，为了加大AWG在光通信系统 中的进一步应用，它的偏振敏感性必须要被消除。

目前，国内外已报道的关于AWG的偏振色散补偿技术主要有：半波片法、无双折射 波导法、输入输出平板区或阵列波导区加入偏振补偿区域法，衍射级匹配法和偏振分束技术 等。W.Bogaerts等人(W.Bogaerts，et al，A polarization-diversity wavelength duplexer circuit in  silicon-on-insulator photonic wires,”Opt.Express，vol.15，no.4，pp.1567-1578，2007.)利用二维 光子晶体光栅将光纤的两种偏振态分离并耦合到两个方向的硅纳米线波导中传输的TE模，这 两个方向传输的TE模分别沿相反方向经过同一个AWG，最后在利用一个相同的二维光子晶 体光栅将两个方向传输的TE模耦合回光纤中传输的TE和TM模，从而实现偏振不敏感。J.-J He  等人(J.-J.He，et al，“Polarization dispersion compensated AWG demultiplexer fabricated in single  shallow etching step，”Electron.Lett.，vol.35，no.9，pp.737-738，1999)通过在平板区增加一个浅 刻蚀步骤来引入偏振补偿区域，从而达到偏振补偿的目的。Y.Inoue等人(Y.Inoue，et al，“A novel birefringence compensating AWG design，”OFC 2001，WB4-1，2001)通过在AWG的阵列波 导区对每一根阵列波导采用两种不同的纤芯宽度来改变TE和TM模在阵列波导区域传输的光 程差，从而实现偏振不敏感。国家发明专利(ZL200610050488.4)“一种偏振非敏感的阵列波导 光栅”是通过采用倾斜罗兰圆(Rowland)入射和相同衍射级次法来实现偏振色散补偿。国家发 明专利(ZL03118878.8)“偏振无关的折叠式阵列波导光栅”是通过在折叠式阵列波导光栅的 反射镜前安置法拉第旋转器，使原有的TE(横电模)变为TM(横磁模)，原有TE变为TM，从而 实现偏振无关。国家发明专利(ZL200810059046.5)“一种偏振不敏感阵列波导光栅”是通过输 入平板波导中的偏振分束器将两个偏振模式分开，分别经过两组参数独立的阵列波导，最后 通过输出平板波导中的偏振合束器将两个偏振模式合并。

然而，以上AWG的偏振色散补偿技术的实现大都需要增加额外器件或额外工艺步骤， 使器件的制作变的复杂，性能变低、成本变高。特别是对于具有较大几何双折射的AWG，例 如，超小尺寸的硅纳米线AWG，要实现偏振色散补偿，上述方法将变得十分困难，这就限制 了该类AWG在光通信中的应用。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种阵列波导光栅实现均匀偏振补偿的 方法，解决传统偏振色散补偿技术对双折射较大的阵列波导光栅存在的偏振色散补偿困难、 结构复杂等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：