[发明专利]一种硅基集成的高性能偏振分束器

说明书

本发明涉及一种硅基集成的高性能偏振分束器，包括设置在二氧化硅包层内的输入波导、耦合波导和三个各向异性波导，所述输入波导、耦合波导和各向异性波导在同一平面内并排设置，所述输入波导和耦合波导一一对应嵌入设置在三个各向异性波导形成的两条狭缝中；位于外侧的所述各向异性波导用于限制入射光的倏逝场，使入射光沿输入波导或耦合波导传播；位于中间的所述各向异性波导用于将入射光中的TM偏振光耦合到所述耦合波导中；所述输入波导的输出端输出TE偏振光，所述耦合波导的输出端输出TM偏振光。本发明的偏振分光器结构简单、分光效率高、偏振消光比高，提升了偏振分集系统的性能。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其是集成光子器件技术领域，具体涉及一种硅基集成的高性能偏振分束器。

背景技术

偏振分束器是集成光学系统中的关键器件，由于集成波导普遍存在偏振相关性，不同偏振态的入射光具有不同的损耗和相移，使得光信号无法稳定传输或被处理。为了解决这个问题，人们提出偏振分集的方法，首先将入射光分解为两个互相正交的偏振光，称为TE偏振光和TM偏振光，然后分别对其进行处理。偏振分集系统中的核心器件即为偏振分束器。目前的偏振分束器方案主要有定向耦合型和模式演化型，前者结构简单但偏振串扰较大，后者带宽大但是尺寸较大。现有技术又提出了一种基于狭缝波导的锥形偏振分束器，该方案需采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)工艺生长多层不同材料，其结构复杂、导致制作工艺要求较高，难以控制。

因此，有必要开发一种结构简单、偏振消光比高的偏振分光器，以提升偏振分集系统的性能。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种硅基集成的高性能偏振分束器，其解决了现有的偏振分光器结构复杂、偏振消光比较低的问题，提升了偏振分集系统的性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种硅基集成的高性能偏振分束器，包括设置在二氧化硅包层内的输入波导、耦合波导和三个各向异性波导，所述输入波导、耦合波导和各向异性波导在同一平面内并排设置，三个所述各向异性波导形成两条狭缝，所述输入波导嵌入设置在其中一条狭缝中，所述耦合波导嵌入设置在另一条狭缝中；；

位于外侧的所述各向异性波导用于限制入射光的倏逝场，使入射光沿输入波导或耦合波导传播；位于中间的所述各向异性波导用于将入射光中的TM偏振光耦合到所述耦合波导中；

所述输入波导的输出端输出TE偏振光，所述耦合波导的输出端输出TM偏振光。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选的，还包括TE光输出波导和TM光输出波导，所述TE光输出波导与输入波导的输出端对接，所述TM光输出波导与耦合波导的输出端对接。

优选的，所述TE光输出波导和/或TM光输出波导为弧形，所述TE光输出波导的输出端和TM光输出波导的输出端趋于远离。

优选的，所述TE光输出波导和/或TM光输出波导的弯曲半径范围为15μm～25μm。

优选的，以垂直于所述输入波导、耦合波导和各向异性波导所在平面的方向作为高度方向，所述输入波导、耦合波导和各向异性波导的高度相等。

优选的，所述各向异性波导包括多条并排、且等间距周期性设置的狭缝波导，所述周期为相邻狭缝波导中心线之间的距离。

优选的，所述狭缝波导的占空比范围为0.4～0.6，所述占空比为单个周期内所述狭缝波导的尺寸占比。

优选的，所述输入波导和耦合波导垂直于光轴的截面尺寸相同。

优选的，所述输入波导、耦合波导、各向异性波导、TE光输出波导和TM光输出波导的材料硅。