[发明专利]一种基于伴随法的平面光交叉波导

说明书

本发明公开了一种基于伴随法的平面光交叉波导，包括波导层和波导外围，所述波导外围位于波导层的外部，所述波导层呈“十字”结构，由中心波导和四个分支波导组成，四个所述分支波导分别位于中心波导的四周；所述分支波导的轮廓由若干个关键结点拟合成的光滑曲线构成；构成光滑曲线的关键结点在沿光传播方向上呈等距离分布；构成光滑曲线的关键结点在垂直于光传播方向上通过伴随法进行距离优化；所述光滑曲线由关键结点通过线性连接或样条插值法拟合而成。本发明相比于其他传统的平面光交叉波导更加简单，对设计者的光学基础要求较低，能够获得更低的插入损耗，同时能严格保证波导边沿的平滑性，确保其工艺可制备。

技术领域

本发明涉及集成光学波导交叉技术领域，特别涉及一种基于伴随法的平面光交叉波导。

背景技术

在集成光学领域，光交叉波导是一个至关重要的器件。在多端口光子交换芯片、光子计算芯片中，光交叉波导会被频繁的使用以满足复杂的光路布线需求。光交叉波导的功能是让垂直交叉排布的两个光波导实现低损耗、低串扰的传输。传统的基于光束合成、多模干涉耦合器、亚波长光栅等原理的平面光交叉波导设计方法需要设计者具备较好的光学基础，前置知识较多，且优化流程繁琐，插入损耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于伴随法的平面光交叉波导，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种基于伴随法的平面光交叉波导，包括波导层和波导外围，所述波导外围位于波导层的外部，所述波导层呈十字结构，由中心波导和四个分支波导组成，四个所述分支波导分别位于中心波导的四周；所述分支波导的轮廓由若干个关键结点拟合成的光滑曲线构成；构成光滑曲线的关键结点在沿光传播方向上呈等距离分布；构成光滑曲线的关键结点在垂直于光传播方向上通过伴随法进行距离优化；所述光滑曲线由关键结点通过线性连接或样条插值法拟合而成。

作为优选，所述波导层的材料折射率大于波导外围的材料折射率。

作为优选，所述波导层的材料为硅，所述波导外围的材料为二氧化硅。

作为优选，所述分支波导的横截面为上下宽度一致的条形波导。

作为优选，所述分支波导的横截面为上下宽度不一致的脊型波导。

作为优选，所述分支波导的端口宽度小于中心波导的宽度。

作为优选，相邻另个交叉波导之间设有垂直过度区。

作为优选，所述波导层在水平方向和垂直方向均具有轴对称性质。

本发明还公开了一种光学装置，所述光学装置包括本体和上述的一种基于伴随法的平面光交叉波导，其中，所述一种基于伴随法的平面光交叉波导设于所述本体上。

本发明的有益效果：

本发明一种基于伴随法的平面光交叉波导，相比于其他传统的交叉波导设计更加简单，优化流程简洁，且能够实现更低的插入损耗，严格确保工艺可制备。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明一种基于伴随法的平面光交叉波导的平面示意图；

图2是本发明的交叉波导的两种横截面示意图；

图3是实施例优化得到的本发明设计的交叉波导光场传输图；

图4是实施例仿真优化得到的本发明设计的交叉波导的插入损耗光谱；

图5是实施例仿真优化得到的本发明设计的交叉波导的串扰光谱。

具体实施方式