[发明专利]一种硅基PIN调制的TE0

权利要求书

1.一种基于硅基PIN调制的TE₀/TE₁多模电光开关，其特征在于：该多模电光开关从左到右依次由第一输入波导(11)、第二输入波导(12)、第一级3-dB耦合器(21)、第一模式转换器(31)、第二模式转换器(32)、第一弯曲波导(41)、第二弯曲波导(42)、第三弯曲波导(43)、第四弯曲波导(44)、第一移相器(51)、第二移相器(52)、第一楔形转换器(61)、第二楔形转换器(62)、第三楔形转换器(63)、第四楔形转换器(64)、第一调制臂(71)、第二调制臂(72)、第三调制臂(73)、第四调制臂(74)、第五楔形转换器(65)、第六楔形转换器(66)、第七楔形转换器(67)、第八楔形转换器(68)、第五弯曲波导(45)、第六弯曲波导(46)、第七弯曲波导(47)、第八弯曲波导(48)、第三模式转换器(33)、第四模式转换器(34)、第二级3-dB耦合器(22)、第一输出波导(13)、第二输出波导(14)、金属电极引线(8)及4个金属电极(91、92、93、94)组成；该多模电光开关由下至上依次为硅衬底(01)、硅基芯层(02)和二氧化硅包层(03)，硅基芯层(02)被包覆在二氧化硅包层(03)中；输入波导(11、12)和输出波导(13、14)、3-dB耦合器(21、22)、模式转换器(31、32、33、34)、弯曲波导(41、42、43、44、45、46、47、48)、移相器(51、52)、楔形转换器(61、62、63、64、65、66、67、68)、调制臂(71、72、73、74)、电极(91、92、93、94)的重复组件结构相同；移相器(51、52)、楔形转换器(61、62、63、64、65、66、67、68)、调制臂(71、72、73、74)的硅基芯层均为脊型结构，由平板层和位于平板层之上的脊组成，平板层和位于平板层之上的脊的总厚度为0.22μm；其余波导的硅基芯层为矩形结构，矩形结构的厚度为0.22μm；第一输入波导(11)、第二输入波导(12)、第一输出波导(13)、第二输出波导(14)的芯层宽度W₂为1.02μm，支持传输TE₀和TE₁两种模式的光。

2.如权利要求1所述的一种基于硅基PIN调制的TE₀/TE₁多模电光开关，其特征在于：3-dB耦合器(21、22)采用多模干涉器结构，支持传输TE₀、TE₁两种模式；第一级3-dB耦合器(21)由第一楔形波导(2111)、第二楔形波导(2112)、第一耦合器多模波导(212)、第三楔形波导(2113)、第四楔形波导(2114)构成，第一楔形波导(2111)和第二楔形波导(2112)彼此分立的设置于第一耦合器多模波导(212)的输入端，第三楔形波导(2113)和第四楔形波导(2114)彼此分立的设置于第一耦合器多模波导(212)的输出端；第二级3-dB耦合器(22)由第五楔形波导(2211)、第六楔形波导(2212)、第二耦合器多模波导(222)、第七楔形波导(2213)、第八楔形波导(2214)构成，第五楔形波导(2211)和第六楔形波导(2212)彼此分立的设置于第二耦合器多模波导(222)的输入端，第七楔形波导(2213)和第八楔形波导(2214)彼此分立的设置于第二耦合器多模波导(222)的输出端；楔形波导(2111～2114和2211～2214)的结构和尺寸完全相同，楔形波导(2111、2112、2211、2212)是芯层宽度随长度的增加由窄变宽的波导，且为线性变化，最窄处的宽度W₂为1.02μm，最宽处的宽度W₃为2.24μm；楔形波导(2113、2114、2213、2214)是芯层宽度随长度的增加由宽变窄的波导，且为线性变化，最宽处的宽度W₃为2.24μm，最窄处的宽度W₂为1.02μm；楔形波导(2111～2114和2211～2214)芯层的长度为4.9μm；第一耦合器多模波导(212)和第二耦合器多模波导(222)的芯层长度L_MMI为88.6μm，芯层的宽度W_MMI为5μm；第一输入波导(11)和第二输入波导(12)分别与第一楔形波导(2111)和第二楔形波导(2112)相连接，第七楔形波导(2213)和第八楔形波导(2214)分别与第一输出波导(13)和第二输出波导(14)相连接。