[发明专利]一种基于氮化硅的非对称波导结构

权利要求书

1.一种基于半导体的偏振相关模式转换器，其特征在于，包括

一种用SiN_X波导材料(2)或其他折射率在1.7至2.3之间的固态波导材料(2)制成的波导，且嵌于一种含SiO₂的包层材料中或其他折射率低于1.6且高于1的固态包层材料中，

所述波导包括在其纵向延伸部分的具有垂直非对称结构的第一段，所述非对称结构包括位于所述波导材料(2)之上的薄硅层(4)，垂直方向薄硅层(4)的厚度小于相同垂直方向的所述波导材料的厚度，所述薄硅层(4)在垂直方向的厚度在10nm至100nm之间。

2.根据权利要求1所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述波导材料(2)的厚度(高)在100nm以上至600nm之间。

3.根据权利要求1或2所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述薄硅层直接置于所述波导材料的顶部。

4.根据权利要求1或2所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述薄硅层(4)与垂直方向的所述波导材料(2)的顶部之间由在所述垂直方向的厚度在1nm至100nm之间的所述包层材料(6)的层隔开。

5.根据权利要求4所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述薄硅层(4)在所述波导的纵向长度(L)在10μm至2000μm之间。

6.根据权利要求1所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述薄硅层(4)在第一末端和/或第二末端有锥状过渡区(8、9、10)，其中所述第一和第二末端分别由在所述波导纵向上的所述波导的垂直非对称部分的输入和输出端定义。

7.根据权利要求6所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述过渡区的至少一个为三角形(10)的形式且所述三角形的顶端背离所述薄硅层(4)的相应的末端。

8.根据权利要求6所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述过渡区(8)的至少一个包括两个或更多互相紧挨的三角形，且所述的两个或更多三角形的顶端均背离所述薄硅层的相应的末端。

9.根据权利要求6所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，位于所述第一末端上的所述过渡区包括单个三角形(8)，位于所述第二末端上的所述过渡区包括两个互相紧挨的三角形(10)。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，一个或两个所述过渡区还包括一个在所述一个或多个三角形的底与硅层(4)的全宽之间形成过渡的梯形(9)。

11.根据权利要求7-9中任一项所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，同一横截面中，所述薄硅层(4)在水平方向的宽度等于所述波导材料(2)在水平方向的宽度。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的偏振相关模式转换器，其特征在于，所述波导(2)的水平宽度从非对称段的输入区域向输出区域沿所述非对称段中波导的全长逐渐变细。

13.一种偏振分光器与旋转器，其特征在于，包括前述权利要求中任一项所述的偏振相关模式转换器和第二段，其中所述第二段包括将来自所述偏振相关模式转换器的TE1模式转换为TE0模式、并将其耦合至第一输出端口的构件，以及无需在第二输出端口的转换而耦合来自所述偏振相关模式转换器的TE0模式的构件。

14.根据权利要求13所述的偏振分光器与旋转器，所述第二段包括垂直对称性。

15.根据权利要求13或14所述的偏振分光器与旋转器，所述构件包括一种定向耦合器(12)。

16.根据权利要求13或14所述的偏振分光器与旋转器，所述第二段的构件包括Y形接头(14)、用于在所述Y形接头各分支间引入相移的相位段(16)以及多模干涉耦合器(18)。