[发明专利]一种基于MMI结构的模式不敏感的可变光衰减器

权利要求书

1.一种基于MMI结构的模式不敏感的可变光衰减器，其特征在于：从下至上依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成；聚合物波导芯层和聚合物上包层位于聚合物下包层之上，聚合物波导芯层被包覆在聚合物上包层和聚合物下包层之中；整个器件基于MMI光波导结构，沿光的传播方向，聚合物波导芯层依次由输入少模直波导（1）、输入锥形波导（2）、多模波导（3）、输出锥形波导（4）和输出少模直波导（5）组成；加热电极（6）位于多模波导（3）侧上方的聚合物上包层之上；光从输入少模直波导（1）输入，经输入锥形波导（2）过渡后进入到多模波导（3）当中，然后经输出锥形波导（4）过渡后从输出少模直波导（5）输出；光进入多模波导（3）后，输入的基模激发成高阶模，通过对多模波导（3）的长度进行设计使得在多模波导（3）的输出端出现基模；当对调制电极（6）进行调制时，光在多模波导（3）中的干涉效果发生变化，在多模波导（3）的输出端为基模和高阶模的混合光，由于高阶模无法通过输出少模波导（5）输出，从而使得输出光功率发生衰减；

聚合物波导芯层各组成部分的厚度相等为h，加热电极与多模波导（3）在聚合物下包层上表面投影的间距为X；输入少模直波导（1）、输出少模直波导（5）的长度相等为L1、宽度相等为W1，输入锥形波导（2）、输出锥形波导（4）的长度相等为L2，多模波导（3）、调制电极（6）的长度相等为L3；输入锥形波导（2）、输出锥形波导（4）为宽度渐变的波导，其与输入少模直波导（1）和输出少模直波导（5）连接处的宽度相等为W1，其与多模波导（3）连接处的宽度相等为W2；多模波导（3）的宽度为W3，调制电极的宽度为W4；

该模式不敏感的可变光衰减器根据选择的聚合物波导芯层和包层材料的折射率，给定聚合物波导芯层的输入少模直波导（1）和输出少模直波导（5）宽度为W1的条件下，计算矩形波导中LP₀₁模式和LP_11b模式的有效折射率随聚合物波导芯层厚度h的变化曲线，最后确定聚合物波导芯层厚度h，使得输入少模直波导（1）和输出少模直波导（5）只能够传输LP₀₁和LP_11b两个模式；然后在给定多模波导宽度W3的条件下，通过优化多模波导的长度L3使得在无调制的情况下，输入LP₀₁和LP_11b两种模式时在输出少模直波导（5）输出端不产生衰减，然后通过优化锥形波导和多模波导（3）连接处宽度W2和长度L2使输出光损耗和器件尺寸都尽可能小；优化完聚合物波导芯层尺寸后再对电极尺寸及位置进行优化，在电极长度与多模波导长度相等的条件下，通过优化电极的位置X和电极的宽度W4以得到低损耗、低功耗、高最大光衰减、模式不敏感的可变光衰减器，从而实现衰减器在相同调制温度和波长下对两种模式的衰减量相同的模式不敏感性。

2.如权利要求1所述的一种基于MMI结构的模式不敏感的可变光衰减器，其特征在于：聚合物上、下包层均为聚合物材料EpoClad，折射率为1.560；聚合物波导芯层为聚合物材料EpoCore，折射率为1.572；调制电极为铝电极。

3.如权利要求1所述的一种基于MMI结构的模式不敏感的可变光衰减器，其特征在于：聚合物下包层的厚度为7 μm，聚合物波导芯层的厚度h为9 μm，聚合物波导芯层正上方聚合物上包层的厚度为7 μm，调制电极的厚度为100 nm；x为2 μm，W1为4.5 μm，L1为100 μm，L2为150 μm，L3为797 μm， W2为8 μm，W3为30 μm，W4为10 μm。

4.如权利要求1所述的一种基于MMI结构的模式不敏感的可变光衰减器，其特征在于：加热电极（6）包覆于聚合物上包层之中，加热电极（6）与多模波导（3）在厚度方向的对称中心面位于同一平面内。