[发明专利]一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器

说明书

本发明涉及集成硅基起偏器，具体是一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器。本发明解决了现有集成硅基起偏器带宽小、偏振消光比低、加工误差敏感度高、插入损耗高、加工难度大、加工成本高、尺寸不够紧凑的问题。一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，包括芯层波导、亚波长光栅、两个渐变锥形波导；其中，芯层波导包括开口向右的半圆弧波导段、分别延伸设置于半圆弧波导段两端的两个直波导段；亚波长光栅的各个栅条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的占空比由内向外逐渐减小；亚波长光栅的第一个栅条平行耦合于半圆弧波导段的外侧。本发明适用于光通信、光传感领域。

技术领域

本发明涉及集成硅基起偏器，具体是一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器。

背景技术

近年来，随着硅基光子集成技术的快速发展，集成硅基起偏器逐渐成为光通信、光传感领域的研究热点。目前，集成硅基起偏器主要分为三种类型：第一种是基于非对称定向耦合器结构的集成硅基起偏器。此种集成硅基起偏器由于采用相位匹配原理进行工作，导致其存在带宽小（约为100nm）、偏振消光比低（约为20dB）、加工误差敏感度高的问题。第二种是基于硅基混合等离子体光栅结构的集成硅基起偏器。此种集成硅基起偏器由于采用表面等离子激元（SPPs）原理进行工作，导致其在加工过程中需要用到与CMOS工艺不兼容的金或银，由此导致其存在插入损耗高（高于1dB）的问题。第三种是基于级联绝热弯曲结构的集成硅基起偏器。此种集成硅基起偏器一方面由于弯曲半径过小，导致其存在加工难度大、加工成本高的问题，另一方面由于需要以级联方式来提高偏振消光比，导致其存在尺寸不够紧凑的问题。基于此，有必要发明一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，以解决现有集成硅基起偏器带宽小、偏振消光比低、加工误差敏感度高、插入损耗高、加工难度大、加工成本高、尺寸不够紧凑的问题。

发明内容

本发明为了解决现有集成硅基起偏器带宽小、偏振消光比低、加工误差敏感度高、插入损耗高、加工难度大、加工成本高、尺寸不够紧凑的问题，提供了一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种大带宽、高偏振消光比的集成硅基起偏器，包括芯层波导、亚波长光栅、两个渐变锥形波导；

其中，芯层波导包括开口向右的半圆弧波导段、分别延伸设置于半圆弧波导段两端的两个直波导段；

亚波长光栅的各个栅条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的占空比由内向外逐渐减小；亚波长光栅的第一个栅条平行耦合于半圆弧波导段的外侧；

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

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