[发明专利]一种偏振无关宽带反射光栅

说明书

本发明公开了一种偏振无关宽带反射光栅，包括基底，基底上依次设置有金属层，第一薄膜层和第二薄膜层，所述第二薄膜层上刻蚀有矩形光栅，所述矩形光栅包括外层光栅、中间层光栅和内层光栅，所述光栅周期为1‑1.18μm，所述刻蚀深度为1.12‑1.34μm，中间层光栅的厚度为0.52‑0.74μm；本发明的偏振无关宽带反射光栅结构简单，偏振无关、带宽。

技术领域

本发明涉及反射式光栅技术领域，尤其涉及一种中心波长为1550纳米波段的偏振无关宽带反射光栅。

背景技术

波分复用技术（wavelength-division multiplexing, WDM）是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。波分复用技术能够在单根光纤复用几十甚至上百个波长，以满足对带宽的需求，是提高通信能力的有效方法之一。波分复用技术现已提高到可以传送数百个波长的激光，每个波长间的间隔为1.6，0.8或0.4nm，甚至0.2nm，这种技术称作密集波分复用(DWDM)。WDM已经广泛应用于长途传输中，也开始进入短程光通信网络中。

对于一个WDM网络，如何有效地将多波长信号复用到一根光纤上进行传输，并在接收前将多个波长信号分开，是一个非常关键的步骤。实现类似操作的器件被称为波分复用器/解复用器。刻蚀衍射光栅具有结构简单，衍射效率高，温度稳定性好等特点，是众多波分复用器中比较常见的一种，在光通信行业领域已经被广泛使用。为了提高衍射效率，一般采用亚波长光栅结构，即光栅周期小于或接近工作波长，也称为高密度光栅。而这种光栅一般对入射光的偏振敏感，即针对某一偏振态其衍射效率达到最大值，对另外一种偏振态的衍射效率则比较低。

而光纤中的光学信号具有不确定的偏振态，要求多路复用（解复用）器是偏振不灵敏的，以便最小化偏振相关损耗。

美国专利US8989537B2描述了适用于光通信的偏振不敏感透射型光栅。但是很多光路设计中，比如目前波分复用技术最新发展的波长选择技术(WSS)，需要用到反射型偏振不敏感光栅。

高密度光栅的衍射不能由简单的标量光栅衍射方程来解释，而必须采用矢量形式的麦克斯韦方程并结合边界条件，通过编码的计算机程序精确地计算出结果。Moharam等人已给出了严格耦合波理论的算法。利用严格耦合波分析，可以计算光栅的衍射效率。将严格耦合波分析与模拟退火算法相结合，可以优化设计偏振无关宽带反射光栅。

发明内容

为了解决现有技术中反射光栅偏振敏感的问题，本发明的目的是提供一种偏振无关宽带反射光栅。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种偏振无关宽带反射光栅，包括基底，基底上依次设置有金属层，第一薄膜层和第二薄膜层，所述第二薄膜层上刻蚀有矩形光栅，所述矩形光栅包括外层光栅、中间层光栅和内层光栅，所述光栅周期为1-1.18μm，所述刻蚀深度为1.12-1.34μm，中间层光栅的厚度为0.52-0.74μm。

优选的是，所述第一薄膜层为二氧化硅薄膜，所述第二薄膜层为高折射率薄膜。

优选的是，所述第二薄膜层为氮化硅薄膜。

优选的是，所述第一薄膜层的厚度为0.23-0.27μm。

优选的是，所述第二薄膜层的厚度为0.2-0.24μm。

采用上述方案，金属层与第一薄膜层和第二薄膜层组成的膜系反射率高于98%。

优选的是，所述基底为硅片，金属片或陶瓷片。

优选的是，所述金属层为金、银、铝或铜层。

优选的是，所述外层光栅、中间层光栅和内层光栅的厚度分别为0.4μm，0.6μm和0.2μm。