一种多模干涉结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种多模干涉结构，包括输入波导、多模区域和输出波导，所述多模区域为非对称结构。本实用新型专利技术通过改变多模区域的形状和尺寸能够实现任意的输出波导光功率分束比，本实用新型专利技术结构简单，尺寸小，附加损耗低，工作带宽宽，具有很高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种多模干涉结构，包括输入波导、多模区域和输出波导，所述多模区域为非对称结构。本技术通过改变多模区域的形状和尺寸能够实现任意的输出波导光功率分束比，本技术结构简单，尺寸小，附加损耗低，工作带宽宽，具有很高的应用价值。【专利说明】一种多模干涉结构
本技术涉及光电子器件领域，尤其涉及一种多模干涉结构。
技术介绍
光功率分束器是集成光电子系统的重要组成部分。在现有技术中，采用了多种结构来发展光功率分束器，包括了定向稱合器、Y分支波导和多模干涉结构稱合器(multimodeinterference coupler,MMI)。由于工艺容差大、带宽高和尺寸小等优点，基于MMI的光功率分束器在集成光电子学的发展中起着重要的作用。在诸如纳米光子相控阵列、光功率龙头、环谐振器、非对称马赫-增德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)、阶梯型光学滤波器等光子集成回路(photonic integrat1n circuits, PICs)的应用中，可按应用需求实现任意光功率分束比是对光功率分束器所要求的重要性质之一。但是以往的基于MMI的双输出波导的光功率分束器通过调整输入波导和输出波导的位置只能得到100%:0%,85%:15%,72%:28%和50%:50%这几种分束比。对于任意比例的光功率分束器的实现方法，已报导的有诸如蝶形MMI分光器、弯曲MMI分光器、全息微纳结构MM1、级联不等宽的丽I耦合器，和置于两个MMI耦合器之间的具有相移区的多臂MZI等等。但是，上述结构均具有结构相对复杂、尺寸较大的缺点。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题 本技术提供一种多模干涉结构，以解决现有技术中任意比例光功率分束器的结构相对复杂、尺寸较大的技术问题。 ( 二 )技术方案 为解决上述技术问题，本技术提供一种多模干涉结构，包括输入波导、多模区域和输出波导，所述多模区域为非对称结构。 进一步地， 所述多模区域由具有对称结构的多模区域去除其中部分结构得到。 进一步地， 所去除的部分结构的形状为矩形。 进一步地， 所述输入波导和/或输出波导为非良导体材料波导，或非良导体材料与金属结合的表面等离子体波导。 进一步地，所述表面等离子体波导为: 非良导体材料表面覆盖一层金属的表面等离子体波导。 进一步地， 所述非良导体材料为电介质、半导体或有机物。 进一步地， 所述电介质为二氧化硅、二氧化钛或氧化镓。 进一步地， 所述半导体为硅、锗、氮化硅或三五族光电子化合物材料； 和/或，所述三五族光电子化合物材料为磷化铟或氮化镓。 进一步地，所述表面等离子体波导为: 硅或二氧化硅表面覆盖一层银或金的表面等离子体波导。 进一步地， 所述多模干涉结构为光功率分束器，所述光功率分束器通过改变所去除的矩形的尺寸来实现任意分束比。 (三)有益效果 在本技术提供的多模干涉结构中，通过改变多模区域的形状和尺寸能够实现任意的输出波导光功率分束比，本技术结构简单，尺寸小，附加损耗低，工作带宽宽，具有很高的应用价值。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1是现有的对称光功率分束器示意图，其中(a)为光功率分束器的基本结构，(b)、(c)分别为多模区域光能流密度(Pz)分布的俯视图和点划线处的截面图，(d)为对称光功率分束器光能流密度(Pz)分布的俯视图； 图2是本技术实施例多模干涉结构的基本结构示意图； 图3是本技术实施例1中光功率分束器的示意图，其中(a)为光功率分束器的基本结构，(b)、(c)分别为光能流密度(Pz)分布的俯视图和点划线处的截面图，(d)为本技术实施例1中光功率分束器光能流密度(Pz)分布的俯视图； 图4(a)为本技术实施例1中上端和下端输出波导的功率分配比例与所去除矩形区域的长度的关系示意图(所去除矩形区域的宽度为400nm) ； (b)为当多模区域宽度为1.5 μ m时，多模区域长度L与所去除矩形区域的长度Lr的关系示意图； 图5为本技术实施例1中在不同矩形区域尺寸下，光功率分配比例与波长之间的关系不意图； 图6为非对称MMI中所去除的矩形区域的尺寸与附加损耗的关系。 【具体实施方式】 为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。 图1示出了常规对称的1X2丽I光功率分束器的示意图，图1(a)为光功率分束器的基本结构，图中，I为输入波导，2为多模区域，3为两个输出波导，L和W分别为多模区域2的长度和宽度，Wgap为两个输出波导3之间的间隙。图l(b)-(d)中所示的光功率分束器的各分布示意图均为三维全波矢量有限元方法(3D full vector finite elementmethod, FEM)数值仿真得到的结果，其中所采用的材料为上包层覆盖空气的绝缘上硅(silicon-on-1nsulator，SOI)，采用的参数为:S0I厚度220nm，输入波导I和输出波导3的波导宽度均为500nm，W = 1.5ym, Wgap = 200nm。图1 (b)和图1 (c)分别为其光能流密度(Pz)分布的俯视图和点划线处的截面图，图1(d)为光功率分束器光能流密度(Pz)分布的俯视图。如图1 (d)所示，当输出波导3设置在多模区域2的第一个二阶镜像点位置时，由于其结构的对称性，此光功率分束器仅仅允许入射光均匀地分束到两输出波导3中。另一方面，在图1 (b)中多模区域2左侧的两个角的位置上(图中由椭圆虚线示出)，几乎没有光能流密度的分布。尽管这些位置的场分布很少，但根据自镜像原理，去除其中的某个区域将会破坏干涉对称性从而导致显著的场分布变化。 因此，本技术实施例首先提供一种多模干涉结构，参见图2，包括输入波导1、多模区域2和输出波导3，多模区域2为非对称结构。 优选地，多模区域2可以由具有对称结构的多模区域去除其中部分结构得到。 优选地，所去除的部分结构的形状可以为矩形。 优选地，输入波导I和/或输出波导3可以为非良导体材料波导，或由非良导体材料与金属结合的表面等离子体波导。 优选地，表面等离子体波导可以为:在非良导体材料表面覆盖一层金属的表面等离子体波导。 优选地，非良导体材料可以为电介质、半导体或有机物。 优选地，电介质可以为二氧化硅、二氧化钛或氧化镓。 优选地，半导体可以为硅、锗、氮化硅或三五族光电子化合物材料。 优选地，三五族光电子化合物材料可以为磷化铟(InP)或氮化镓(Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模干涉结构，包括输入波导、多模区域和输出波导，其特征在于：所述多模区域为非对称结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周治平，邓清中，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：北京;11