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偏振无关多路复用器/多路解复用器制造技术

技术编号:19075319 阅读:28 留言:0更新日期:2018-09-29 17:37
集成光学部件包括至少一个输入波导,至少一个输出波导,具有第一折射率n1的第一平板波导。第一平板波导可以设置在输入波导中的至少之一与输出波导中的至少之一之间。集成光学部件还可以包括具有第二折射率n2的第二平板波导。集成光学部件还可以包括具有第三折射率n3的第三覆盖平板。第三覆盖平板可以设置在第一平板和第二平板之间。第二平板波导的厚度和第三平板波导的厚度可调整以减小集成光学部件的双折射率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振无关多路复用器/多路解复用器
本文中讨论的实施方式涉及偏振无关光子集成电路(PIC)。
技术介绍
除非另有说明,否则本文所描述的材料不是相对于本申请中的权利要求的现有技术,并且不通过包括在本部分中而被认为是现有技术。由于波导中的光的高度限制,硅(Si)光子学中的基于波导的光学器件可能是高度双折射的。可以是高度双折射的基于波导的光学器件的示例可以包括波分多路解复用器(WDM多路解复用器),该波分多路解复用器可以用在集成硅光子集成电路(PIC)的接收器处。WDM多路解复用器的传递函数可能对于横电(TE)和横磁(TM)偏振而不同,这可能导致TE和TM偏振的两个传递函数之间的相对大的(例如30-40nm)波长偏移。当具有未知或混合的偏振的光信号由具有偏振相关滤波器功能的WDM多路解复用器进行解复用时,与TE和TM偏振相关联的这种波长上的差可能引起信道串扰。本文中要求保护的主题不限于解决任何缺点的实施方式或仅在例如上面描述的环境下操作的实施方式。确切地说,提供该
技术介绍
仅用于示出可以实践本文所描述的一些实施方式的一种示例
附图说明将通过使用附图更具体和详细地描述和说明示例实施方式,在附图中:图1示出了分布式布拉格反射镜(DBR)辅助式中阶梯光栅WDM多路复用器/多路解复用器的顶布局视图;图2A示出了平板厚度和有效折射率之间的示例关系的图表表示;图2B示出了平板厚度和双折射率之间的示例关系的图表表示;图2C示出了平板厚度、有效折射率、双折射率和波长偏移之间的示例关系的表;图3A示出了具有由两个SiO2层界定的500nmSiN层的自由空间平板传播区的层视图;图3B示出了具有SiN层、延迟器层和间隔器层的自由空间平板传播区的层视图;图4A示出了对于四种不同的偏振模式作为厚度在50nm与180nm之间的延迟器厚度、600nm的SiN厚度、200nm的间隔器厚度的函数的有效折射率的模拟的图表表示;图4B示出了作为厚度在50nm与160nm之间的延迟器厚度、600nm的SiN厚度和170nm、200nm和230nm的三种不同间隔器厚度的函数的基于波导的光学器件的双折射率的模拟的图表表示;图5示出了隔离的SiN平板波导的TE和TM偏振模态分布重叠积分的模拟的图表表示;图6示出了作为延迟器厚度的函数的TE和TM偏振模态分布重叠积分的模拟的图表表示;图7是作为延迟器厚度和间隔器厚度的函数的绝对双折射率|B|的图表表示;图8是作为延迟器厚度和间隔器厚度的函数的TE和TM重叠的图表表示;图9是作为延迟器厚度和间隔器厚度的函数的绝对PDL的图表表示;图10A是延迟器和间隔器几何配置的可能参数的图表表示;图10B是延迟器和间隔器几何配置的可能参数的图表表示;图11A是被构造成减小基于波导的光学器件中的双折射率的亚波长光栅结构;图11B是作为占空比的函数的有效折射率的图表表示;图12A是有效延迟器折射率的模拟的图表表示;图12B是TE和TM波长差的绝对值的图表表示;图13A是亚波长光栅结构的TE模式的重叠损耗的图表表示;以及图13B是均根据本文中描述的至少一个实施方式布置的亚波长光栅结构的TE模式的重叠损耗的图表表示。具体实施方式在光学通信系统中使用的一些光学部件——包括光学放大器和光学波导耦合元件——的性能可能依赖于部件所接收的入射光学信号的偏振状态。光学器件可能是偏振相关的,意味着光学器件可能对入射信号的不同偏振模式具有不同的影响。具有不同偏振状态的入射信号例如可能以不同方式受光学器件影响。例如,TE和TM有效折射率和TE和TM的光学传递函数可能针对光学器件而不同。由于输入至光学器件的光的偏振或其他特性可能不总是已知的,因此一些常规技术可以包括使用偏振分离器来分离TE和TM并且然后使每个偏振通过单独的多路解复用器。然而,该技术可能增加损耗并且附加的多路解复用器可能占用集成器件上的更多区域。集成在PIC中的波分多路复用器(“WDM多路复用器”)、WDM多路解复用器及其他这样的基于波导的部件例如可以具有高双折射率。双折射是折射率可以依赖于光的偏振和传播方向的材料的光学性质。双折射可以被量化为由材料表现出的折射率之间的差。例如,在WDM多路解复用器件中,TE和TM有效折射率可以不同并且该差可以贡献于双折射。双折射对于基于Si和硅氮化物(SixNy,本文中一般称为SiN)的WDM多路复用器和WDM多路解复用器可能是问题。本公开内容的各方面可以通过提供与常规器件相比可以具有较小双折射率的基于波导的光学器件来解决常规系统的这些和其他缺点。本文中描述的系统和方法可以应用于任何类型的基于波导的光学器件,例如中阶梯光栅WDM多路解复用器、基于延迟线干涉仪的WDM多路解复用器、光学差分相移键控解调器、阵列式波导光栅WDM多路解复用器等。为了便于在随后的讨论中参考,在理解本公开内容可以应用于任何类型的WDM多路复用器或WDM多路解复用器的情况下,通常在WDM多路解复用器的上下文中讨论该系统和技术。在至少一个实施方式中,集成光学部件可以包括至少一个输入波导、至少一个输出波导以及具有第一折射率n1的第一平板波导。第一平板波导可以设置在输入波导中的至少之一与输出波导中的至少之一之间。集成光学部件还可以包括具有第二折射率n2的第二平板波导。集成光学部件还可以包括具有第三折射率n3的第三覆盖平板。第三覆盖平板可以设置在第一平板与第二平板之间。第二平板波导的厚度和第三平板波导的厚度可以可调整以减小集成光学部件的双折射率。图1示出了分布式布拉格反射镜(DBR)辅助式中阶梯光栅WDM多路复用器/多路解复用器100(在下文中称为“多路解复用器”100)的顶布局视图。被示出为具有分布式布拉格反射镜(例如,光栅)的多路解复用器100可以包括WDM多路解复用器部件,例如输入波导105、一个或更多个输出波导110、自由空间平板传播区115和信号分离器120。可以在Si光子集成电路(PIC)上制造WDM解多路复用部件105、110、150和/或120中的任何部件或所有部件。SiPIC可以包括Si衬底上的绝缘体上Si(例如,二氧化硅(SiO2)缓冲层上的硅)中的调制器、波导、检测器、耦合器和其他光学部件。输入波导110可以接收输入信号(例如,光)。输入信号可以通过输入波导110并且通过自由空间平板传播区115朝向信号分离器120行进。信号分离器120可以将输入信号分成多个波束。信号分离器120还可以将波束发送(例如,反射)到一个或更多个输出波导110。波束中的每个波束通常可以包括包含在输入信号中的多个波长信道中的不同的一个波长信道。在一些实施方式中,包括在多路解复用器100中的WDM多路解复用器部件可以是偏振敏感的。例如,WDM多路解复用器部件例如基于SiN的DBR辅助式中阶梯光栅或其他信号分离器120可以呈现偏振相关滤波器功能。特别地,这样的WDM多路解复用器部件的滤波器功能可能将光的一个偏振比光的另一偏振更多地偏移,这可以导致接收器处的信道的串扰。例如,在500nmSiN层中的基于SiN的中阶梯光栅可以将1310nm波长信道的TE偏振偏移38nm至也接收不同波长信道的TM偏振的输出引导,引起两个信道之间的串扰。在该示例中,TE对TM的有效折射率可以相差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成光学部件,包括:至少一个输入波导;至少一个输出波导;具有第一折射率n1的第一平板波导,所述第一平板波导设置在所述输入波导中的至少之一与所述输出波导中的至少之一之间;具有第二折射率n2的第二平板波导;以及具有第三折射率n3的第三覆盖平板,所述第三覆盖平板设置在所述第一平板与所述第二平板之间,其中,所述第二平板波导的厚度和所述第三平板波导的厚度能够调整以减小所述集成光学部件的双折射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 US 62/265,2621.一种集成光学部件,包括:至少一个输入波导;至少一个输出波导;具有第一折射率n1的第一平板波导,所述第一平板波导设置在所述输入波导中的至少之一与所述输出波导中的至少之一之间;具有第二折射率n2的第二平板波导;以及具有第三折射率n3的第三覆盖平板,所述第三覆盖平板设置在所述第一平板与所述第二平板之间,其中,所述第二平板波导的厚度和所述第三平板波导的厚度能够调整以减小所述集成光学部件的双折射率。2.根据权利要求1所述的集成光学部件,其中,n2大于n1,并且其中n1大于n3。3.根据权利要求1所述的集成光学部件,其中,所述第一平板波导包括SiN,所述第二平板波导包括Si,并且所述第三覆盖平板包括SiO2。4.根据权利要求1所述的集成光学电路,其中,所述双折射率是横电(TE)有效折射率和横磁(TM)有效折射率之间的差。5.根据权利要求1所述的集成光学部件,其中,所述第二平板波导的厚度在40纳米与160纳米之间,并且所述第三平板波导的厚度在80纳米与240纳米之间。6.根据权利要求5所述的集成光学部件,还包括厚度为600纳米的自由空间平板传播区。7.根据权利要求6所述的集成光学部件,其中,所述第二平板波导的厚度在80纳米与100纳米之间,并且所述第三平板波导的厚度在170纳米与180纳米之间。8.根据权利要求7所述的集成光学部件,其中,阈值双折射率值为1。9.根据权利要求1所述的集成光学部件,其中,所述集成光学部件是如下器件之一:中阶梯光栅多路解复用器、基于延迟线干涉仪的多路解复用器、光学差分相移键控解调器或阵列波导光栅多路解复用器。10.根据权利要求1所述的集成光学部件,其中,所述第二平板波导包括亚波长光栅结构,所述亚波长光栅结构包括具有第一折射率的第一层和具有第二折射率的第二层,其中,所述亚波长光栅结构包括所述第一层和所述第二层的交替层。11.根据权利要求10所述的基于波导的光学器件,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:丹尼尔·马哈格里夫特贾里德·米克尔森
申请(专利权)人:菲尼萨公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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