[发明专利]一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器

权利要求书

1.一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，其特征在于：包括芯层波导、亚波长光栅、两个渐变锥形波导（4）；

其中，芯层波导包括开口向右的半圆弧波导段（1）、分别延伸设置于半圆弧波导段（1）两端的两个直波导段（2）；

亚波长光栅的各个栅条（3）均为开口向右的半圆弧形栅条；亚波长光栅的周期为固定值；亚波长光栅的各个栅条（3）的占空比由内向外逐渐减小；亚波长光栅的第一个栅条（3）平行耦合于半圆弧波导段（1）的外侧；

两个渐变锥形波导（4）均呈左宽右窄设置，且两个渐变锥形波导（4）的左端分别与亚波长光栅的第一个栅条（3）的两端对接；两个渐变锥形波导（4）分别平行耦合于两个直波导段（2）的外侧；

半圆弧波导段（1）的厚度、两个直波导段（2）的厚度、亚波长光栅的厚度均一致；两个渐变锥形波导（4）的厚度均大于亚波长光栅的厚度；半圆弧波导段（1）的宽度、两个直波导段（2）的宽度均一致；两个渐变锥形波导（4）的左端宽度均大于亚波长光栅的第一个栅条（3）的宽度；两个渐变锥形波导（4）与两个直波导段（2）的耦合间距均等于亚波长光栅的第一个栅条（3）与半圆弧波导段（1）的耦合间距。

2.根据权利要求1所述的一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，其特征在于：亚波长光栅的周期是指亚波长光栅的相邻两个栅条（3）的内径之差；亚波长光栅的某个栅条（3）的占空比是指该栅条（3）的宽度与亚波长光栅的周期之比。

3.根据权利要求1所述的一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，其特征在于：半圆弧波导段（1）的厚度为210nm~340nm；半圆弧波导段（1）的宽度为350nm~550nm；半圆弧波导段（1）的内径小于5μm；两个直波导段（2）的厚度均为210nm~340nm；两个直波导段（2）的宽度均为350nm~550nm；

亚波长光栅的厚度为210nm~340nm；亚波长光栅的栅条（3）个数为2~15；亚波长光栅的周期为200nm~350nm；亚波长光栅的第一个栅条（3）与半圆弧波导段（1）的耦合间距为50nm~150nm；亚波长光栅的最大占空比为0.55~0.75；亚波长光栅的最小占空比为0.01~0.3；

亚波长光栅的第i个栅条（3）的内径R_i满足如下公式：

R_i=R₀+W_wg+gap+Λ·(i-1)；

式中：R₀表示半圆弧波导段（1）的内径；W_wg表示半圆弧波导段（1）的宽度；gap表示亚波长光栅的第一个栅条（3）与半圆弧波导段（1）的耦合间距；Λ表示亚波长光栅的周期；

亚波长光栅的各个栅条（3）的占空比由内向外逐渐均匀减小，以保证有效折射率由内向外逐渐均匀减小；亚波长光栅的最小占空比在加工允许最小线宽下设置得尽可能小；

两个渐变锥形波导（4）的厚度均为300nm~450nm；两个渐变锥形波导（4）的左端宽度均为140nm~250nm；两个渐变锥形波导（4）的右端宽度均小于140nm；两个渐变锥形波导（4）的长度均大于2μm且小于20μm；两个渐变锥形波导（4）与两个直波导段（2）的耦合间距均为50nm~150nm。

4.根据权利要求1所述的一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，其特征在于：两个渐变锥形波导（4）可以替换为一个渐变锥形波导（4）；渐变锥形波导（4）呈左宽右窄设置，且渐变锥形波导（4）的左端与亚波长光栅的第一个栅条（3）的一端对接；渐变锥形波导（4）平行耦合于第一个直波导段（2）的外侧；渐变锥形波导（4）的厚度大于亚波长光栅的厚度；渐变锥形波导（4）的左端宽度大于亚波长光栅的第一个栅条（3）的宽度；渐变锥形波导（4）与第一个直波导段（2）的耦合间距等于亚波长光栅的第一个栅条（3）与半圆弧波导段（1）的耦合间距。

5.根据权利要求1所述的一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，其特征在于：该集成硅基起偏器是基于SOI平台加工而成的。