[发明专利]一种1530nm到1580nm波段范围内的双槽型大负色散波导

说明书

本发明提供了一种1530nm到1580nm波段范围内的双槽型大负色散波导，所述大负色散波导以二氧化硅为衬底，在衬底上左右两侧分别分布一个垂直型沟槽波导。其中左侧沟槽波导包括高材料折射率的氮化硅夹板层和低材料折射率的空气槽芯，右侧沟槽波导包括高材料折射率的硅夹板层和低材料折射率的二氧化硅槽芯。本发明利用沟槽波导实现对光波模场强有力地束缚，光波能量能在左右两侧的沟槽波导之间相互转移，实现负极值色散特性，一方面避免使用条形波导存在的模场发散问题，另一方面利用沟槽波导的多几何参数特性，使得色散特性灵活可调，同时使用大负色散波导对光纤通信系统的色散累积量进行补偿，避免了传统色散补偿光纤存在的物理尺寸过大问题。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及的是一种面向片上光子网络，工作在1530nm到1580nm波长范围，具有极大负色散，可实现片上的色散补偿与基于色散的全光信号处理的大负色散光波导。

背景技术

光纤通信系统的色散，指光信号在光纤中传输时，因光波频率不同而造成介质响应不同，使得不同频率的光波保持不同传输速度，进而在光纤通信系统中出现脉冲展宽的现象。色散在一定程度上限制了当前光纤通信系统的传输容量与传输距离，因此，对当前光纤通信系统的色散累积量实现精确的补偿，可以提升光纤通信系统的性能。通常实现光纤通信系统的色散补偿方案有：(1)色散补偿光纤——这是光纤通信系统中应用最为成熟的色散补偿方案，但是在实际的应用过程中存在需要较长光纤的缺陷；(2)基于周期光栅的波导，未能在较宽的波段范围内对色散累积量进行补偿，不适于密集波分复用系统；(3)单芯和双芯环形结构波导，未能提供精确的色散补偿且色散抖动大，在一定程度上限制了其应用。要实现对光纤通信系统的色散精确补偿，就需设计优化出具有极值色散特性且色散半极大全宽较大的光学器件。同时，具有极大色散值的光器件在图像串行编码技术、时间透镜技术、全光积分器、光纤光栅波长调解技术等众多领域都有着广泛的应用。近年来得益于硅基波导的发展，片上光子集成技术成为研究领域的前沿，在片上实现色散累积量的补偿，以及开展基于色散的光信号处理，会为未来光子器件微型化提供便利。

沟槽波导的出现丰富了微纳光波导器件的设计，因其存在较多的几何结构参数，使得光学特性灵活可调，同时，沟槽波导较强的模场束缚能力，使得模场能稳定存在槽芯。利用沟槽波导实现极值色散特性可有效避免模场的泄露，使得波导的色散、非线性特性对波导的几何尺寸更为敏感。在以往的设计中，研究人员通常利用条形波导和沟槽波导之间模场转移来实现极值色散特性，比较典型的结果有Zhang等人所报道的极值色散数值为-181520ps/nm/km，Nandam Ashok等人报道的极值色散数值为-73000ps/nm/km，Minwan Jung等人报道的色散极值数值为-146000ps/nm/km，Vidhi Mann等人报道的色散极值数值为-480000ps/nm/km，就以上设计而言，存在的共性是利用沟槽波导和条形波导之间的模场转移来实现特定波长处的极值色散特性，实现的色散极值大小在10⁴ps/nm/km到10⁵ps/nm/km量级之间，相较于条槽混合型大负色散波导，双槽混合型大负色散波导可有效避免模场的发散，实现模场在两种沟槽波导的有效转移进而形成极值色散特性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种1530nm到1580nm波段范围内的双槽型大负色散波导。

本发明采用的技术方案是：

一种1530nm到1580nm波段范围内的双槽型大负色散波导，