[发明专利]一种波导层和交叉波导

说明书

本申请属于光波导技术领域，公开了一种波导层和交叉波导；该波导层包括垂直相交的两支波导，两支波导的形状和尺寸相同且中心点重合；波导为双轴对称结构，其对称轴包括沿长度方向经过中心点的第一对称轴和沿宽度方向经过中心点的第二对称轴，第一对称轴与第二对称轴垂直；波导包括变宽部和两个分别设置在变宽部两端的等宽部，等宽部的任何横截面上的宽度均相同，变宽部的侧边沿点到所述第二对称轴的距离与该侧边沿点到第一对称轴的距离之间存在特定关系；该交叉波导包括该波导层；从而该波导层和交叉波导可在1310nm光通信波段有效降低传输损失和串扰。

技术领域

本申请涉及光波导技术领域，具体而言，涉及一种波导层和交叉波导。

背景技术

当多个光学器件互相连结时,经常会发生波导交叉的情况，这时针对波导交叉点部分，需要使用交叉波导以达到光波的高效传播以及波导间低下串扰的目的；若用两根宽度不变的光波导直接交叉，则光传输效率将由于在波导交叉点发生衍射而造成较大损失。

由于波导交叉点衍射效应的强度和两个波导的宽度呈负相关，因此，大多数交叉波导的设计都采用波导宽度逐渐增大的结构，但由于波导宽度的渐变方式设计不合理，依然存在传输损失较大、串扰较大等问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种波导层和交叉波导，可在1310nm光通信波段有效降低传输损失和串扰。

第一方面，本申请提供了一种波导层，包括垂直相交的两支波导，两支所述波导的形状和尺寸相同，两支所述波导的中心点重合；所述波导为双轴对称结构，其对称轴包括沿长度方向经过所述中心点的第一对称轴和沿宽度方向经过所述中心点的第二对称轴，所述第一对称轴与所述第二对称轴垂直；

所述波导包括变宽部和两个分别设置在所述变宽部两端的等宽部，所述等宽部的任何横截面上的宽度均相同，所述变宽部的侧边沿点到所述第二对称轴的距离与所述侧边沿点到所述第一对称轴的距离之间存在以下关系：

；

其中，为所述变宽部的侧边沿点到所述第二对称轴的距离，为所述变宽部的侧边沿点到所述第一对称轴的距离，为所述变宽部的半长，为所述等宽部的半宽，为所述变宽部的中心半宽。

该波导层的两个波导均包括变宽部，且变宽部的宽度的渐变方式设计合理，可使光波在波导的交叉点处聚拢，从而有效消除光波在波导交叉点处的衍射效应，降低了传输损失，在1310nm光通信波段具有较小的传输损失和较小的串扰。

优选地，所述变宽部的中心半宽为0.75μm，所述变宽部的半长为3.5μm。

从而该波导层的结构比较紧凑，其应用于交叉波导时，有利于降低交叉波导的体积，有利于实现光电集成电路的微型化设计。

优选地，所述波导的厚度为0.22μm，所述等宽部的宽度为0.45μm。

从而可满足交叉波导的接口通用标准的要求。

优选地，所述波导的垂直于所述第一对称轴的横截面为矩形。

第二方面，本申请提供了一种交叉波导，包括衬底，还包括前文所述的波导层，所述波导层设置在所述衬底的上表面。

该交叉波导的波导层的两个波导均包括变宽部，且变宽部的宽度的渐变方式设计合理，可使光波在波导的交叉点处聚拢，从而有效消除光波在波导交叉点处的衍射效应，降低了传输损失，在1310nm光通信波段具有较小的传输损失和较小的串扰。

优选地，所述衬底的折射率低于所述波导层的折射率，所述波导层的折射率高于空气的折射率。

优选地，所述波导层的折射率为3.45，所述衬底的折射率为1.45。

优选地，所述衬底由二氧化硅制成，所述波导层由硅制成。