[实用新型]基于狭缝波导的锥形偏振分束器

说明书

本实用新型提供一种基于狭缝波导的锥形偏振分束器，分束器包括锥形耦合器及偏振滤波器；锥形耦合器包括条形硅波导及狭缝波导，条形硅波导及狭缝波导在耦合长度方向上具有相反的宽度变化趋势；偏振滤波器包括串联在锥形耦合器的TE输出端的第一偏振滤波器及串联在锥形耦合器的TM输出端的第二偏振滤波器，第一偏振滤波器用以TE偏振态的传导，并将TM偏振态耦合到第一狭缝波导中；第二偏振滤波器用以过滤TE偏振态，并将TM偏振态的偏振模式从第二狭缝波导向第二条形硅波导转化。本实用新型器件可利用集成工艺制备，工艺简单且容差较大，尺寸较小，在较宽的波长范围内均可以实现较高的消光比，易于实现与其他器件的集成。

技术领域

本实用新型属于光学器件及光通讯领域，特别是涉及一种基于狭缝波导的锥形偏振分束器及制备方法。

背景技术

偏振是指横波的振动矢量(垂直于波的传播方向)偏于某些方向的现象。偏振控制在许多应用领域起着非常关键的作用，例如通信，生物传感，量子光学等，而高效率和小尺寸的偏振控制器件在这些领域具有非常重要的应用价值。

在长距离的光通信中，光纤作为光信号的传输通道，其保偏能力较差，其中的偏振态具有较大的随机性。而在硅基光电子学中，由于TE偏振态的传播损耗较低，所以器件一般均基于该偏振态而设计的，且在常见的硅波导的TE与TM偏振模式的有效折射率相差较大，二者之间不会发生不同偏振态之间的转化，具有较好的保偏能力。所以在光信号从光纤进入硅光芯片时，需要对输入信号的偏振态进行控制。

光通信中的偏振分束器是一种集成光电子器件，用于实现TE(横电)模和TM(横磁)模的分离。目前基于耦合器的偏振分束器有着比较广泛的应用，然而基于耦合器的偏振分束器大多工作带宽较小，且对于实际加工中的尺寸的偏差较为敏感，难以实际应用。。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于狭缝波导的锥形偏振分束器及制备方法，以实现一种容差较大，尺寸较小，在较宽的波长范围内均可以实现较高的消光比的偏振分束器。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于狭缝波导的锥形偏振分束器，所述锥形偏振分束器包括：串联的锥形耦合器及偏振滤波器；所述锥形耦合器包括条形硅波导及狭缝波导，所述条形硅波导及狭缝波导在耦合长度方向上具有相反的宽度变化趋势，所述条形硅波导随着耦合距离的增加，宽度逐渐变小，所述狭缝波导随着耦合距离的增加，宽度逐渐变大；所述偏振滤波器包括串联在所述锥形耦合器的TE输出端的第一偏振滤波器及串联在锥形耦合器的TM输出端的第二偏振滤波器，所述第一偏振滤波器包括第一条形硅波导与第一狭缝波导，用以TE偏振态的传导，并将TM偏振态耦合到所述第一条形硅波导旁的所述第一狭缝波导中以将所述TM偏振态耦合滤去；所述第二偏振滤波器包括第二条形硅波导与第二狭缝波导，用以过滤TE偏振态，并将TM偏振态的偏振模式从所述第二狭缝波导向所述第二条形硅波导转化。

可选地，所述狭缝波导包括依次层叠的硅下层、二氧化硅中间层、以及氮化硅上层。

进一步地，所述氮化硅上层的宽度大于所述硅下层的宽度。

可选地，所述条形硅波导及所述狭缝波导上还包覆有二氧化硅上包层。

可选地，所述条形硅波导及所述狭缝波导之间还填充有二氧化硅填充层。

可选地，所述锥形耦合器的所述条形硅波导及所述狭缝波导的宽度变化的速率一致，所述条形硅波导及所述狭缝波导的间距保持不变。

可选地，所述偏振滤波器的解耦合区的所述第一条形硅波导与所述第二条形硅波导呈S型弯曲，以实现波导间距的逐渐远离。

可选地，所述锥形耦合器与偏振滤波器的所述条形硅波导及狭缝波导满足TM偏振态的相位匹配条件。