[发明专利]基于硅波导的宽带偏振光束旋转器

说明书

本申请公开了基于硅波导的宽带偏振光束旋转器。紧凑型偏振光束旋转器包括转换器波导，该转换器波导包括共享第一中间平面的具有对应锥形肋条形状的第一段和第二段并且被配置为从输入平面接收具有TM偏振模式的输入光信号并在第二中间平面将TM偏振模式转换为包括第一臂模式和第二臂模式的TE1偏振模式。所述偏振光束旋转器还包括：分束器波导，其耦接到第二中间平面，用于在第三平面处分离第一臂模式和第二臂模式，以分别耦接到第一分支波导和第二分支波导，第一分支波导用于同相传送第一臂模式以及第二分支波导用于将第二臂模式相位反转180°的；以及2×1MMI耦合器波导，用于将这两个臂模式同相组合为具有TE偏振模式的输出光信号。

技术领域

本发明涉及一种宽带通信装置。更具体地，本发明提供了一种基于Si波导的宽带偏振光束旋转器，其具有低损耗和高消光比，用于偏振无关的硅光子通信系统。

背景技术

在过去的几十年中，宽带通信网络的使用激增。由于对数据和数据传输的高要求，现有的数据通信系统需要改进，以解决这些需求。

发明内容

本发明涉及光子宽带通信装置。更具体地，本发明提供一种宽带偏振光束旋转器。仅仅通过示例，本发明公开了一种紧凑型偏振光束旋转器，在SOI基板上具有由硅形成的两段锥形/肋形转换器波导，以将具有横向磁场(TM)偏振模式的光学信号转换为具有两个臂模式的至少最低阶横向电场(TE1)偏振模式。紧凑型偏振光束旋转器还包括分束器波导、一对分支波导和2x1MMI耦合器波导，以将两个臂模式组合成一个TE模式。紧凑型偏振光束旋转器可以集成在用于宽带的Si光子电路中，例如，整个C波段、偏振无关的通信系统，但是其他波长的其他应用也是可行的。

在一个实施例中，本发明提供了一种包括一个或多个偏振光束旋转器的宽带偏振分割复用器。每个偏振光束旋转器包括转换器波导，该转换器波导包括共享第一中间横截面平面的具有对应锥形肋条形状的第一段和第二段。所述第一段被配置为从输入平面接收具有TM偏振模式的输入光信号，并且所述第二段终止于第二中间横截面平面。所述转换器波导将所述TM偏振模式转换为一阶TE1偏振模式，其在第二中间横截面平面包括同相的第一臂模式和异相的第二臂模式。所述偏振光束旋转器还包括锥形分束器波导，其耦接到第二中间横截面平面，用于在第三中间横截面平面处以大于0.2μm的间隔分离第一臂模式和第二臂模式。另外，偏振光束旋转器包括第一分支波导和第二分支波导，其耦接到所述第三中间横截面平面，用于分别发送所述第一臂模式和所述第二臂模式。所述第一分支波导被配置为传送具有相同相位的第一臂模式。所述第二分支波导包括用于将第二臂模式反转180°的相位以传送的移相器。此外，偏振光束旋转器包括耦接到第一分支波导和第二分支波导的2×1MMI耦合器波导，以将第一臂模式和第二臂模式同相组合为具有TE偏振模式的输出光信号。通过偏振光束旋转器，具有TE偏振模式的输出光信号相对于具有TM偏振模式的输入光信号仅受到小于1dB的功率损耗。

可以通过本发明提供的紧凑型偏振光束旋转器来实现偏振无关的Si光子系统的许多益处。偏振光束旋转器是下一代Si光子系统中偏振管理的关键元件。本公开的偏振光束旋转器尺寸紧凑、结构简单、制造工艺方便、对绝缘体上硅(SOI)基板上进行的工艺具有高耐受性，这些都是光子系统集成的关键因素。本公开的偏振光束旋转器的特征在于鲁棒的Si波导设计，在Si光子系统所期望的整个C波段上具有小于1dB的损耗。也应该应用同样的设计原理，以形成关于O波段操作的宽带偏振光束旋转器。

附图说明

图1A是根据本发明的实施例的基于波导的偏振光束旋转器的俯视图；

图1B是据本发明的实施例的沿着图1A的基于波导的偏振光束旋转器的A-A'平面的剖视图；

图1C是沿着根据本发明的实施例的基于波导的偏振光束旋转器的B-B'平面的剖视图；

图2是示出根据本发明的实施例的偏振光束旋转器的功能的示意图；