The invention discloses a silicon-based polarization rotator and a method for controlling the polarization state of optical signals, which relates to the field of integrated photonics. The silicon-based polarization rotator disclosed in the present invention comprises a first tapered waveguide structure, an asymmetric directional coupling structure and a second tapered waveguide structure in sequence. The asymmetric directional coupling structure comprises two waveguide arms with different widths arranged parallel to a set spacing, in which the narrower waveguide arms in the two waveguide arms of the asymmetric directional coupling structure are the first. The waveguide arm is directly connected with the first tapered waveguide structure, the wider width waveguide arm is the second waveguide arm, and the second tapered waveguide structure is directly connected.
【技术实现步骤摘要】
一种硅基偏振旋转器及其控制光信号偏振态的方法
本专利技术涉及集成光子学领域，尤其涉及一种SOI工艺平台上的硅基光子集成偏振旋转器。
技术介绍
近年来，由于具有高集成性、CMOS工艺兼容等特性，基于SOI工艺的硅基光子集成技术被认为最有希望实现大规模光子集成，有望在光通信、数据中心、高性能计算机、生物传感、量子信息处理等多个领域发挥重要作用。在硅基光子技术的无源器件中，集成偏振旋转器由于可以实现偏振态的调控，在许多方面都具有重要的意义。一方面，很多片上硅基光子系统要求工作在单模状态，即要求仅有一种偏振态存在。然而外部输入光不可避免的存在两种方向的偏振态，此时就需要在系统的前端加入偏振旋转器来调控输入的偏振态，从而保证单模工作的条件。另一方面，随着通信速率的提高，人们对于偏振复用技术的需求越来越高，这类系统需要利用偏振旋转器对信号的偏振态进行控制，从而实现偏振复用。另外，在新兴的硅基量子器件中，偏振纠缠对的产生、操作和控制是这类器件的基本任务，因而偏振旋转器在这类器件中发挥着核心作用。可以看出，硅基偏振旋转器在相干光通信、片上光互联、光信号处理中以及量子信息处理上发挥...
【技术保护点】
1.一种硅基偏振旋转器，包括，依次级联的第一锥形波导结构、非对称定向耦合结构和第二锥形波导结构，所述非对称定向耦合结构包括以设定间距平行设置的两个宽度不同的波导臂，其中，所述非对称定向耦合结构的两个波导臂中宽度较窄的波导臂为第一波导臂，与所述第一锥形波导结构直接连接，宽度较宽的波导臂为第二波导臂，与所述第二锥形波导结构直接连接；所述第一锥形波导结构，用于将输入光信号的TE0模式变换为有效折射率与所述非对称定向耦合结构中第二波导臂的TE1和TM0混合模式的有效折射率相同的光信号；所述非对称定向耦合结构，用于将通过所述第一锥形波导结构变换后的光信号的TE0模式，耦合到非对称定向...
【技术特征摘要】
1.一种硅基偏振旋转器，包括，依次级联的第一锥形波导结构、非对称定向耦合结构和第二锥形波导结构，所述非对称定向耦合结构包括以设定间距平行设置的两个宽度不同的波导臂，其中，所述非对称定向耦合结构的两个波导臂中宽度较窄的波导臂为第一波导臂，与所述第一锥形波导结构直接连接，宽度较宽的波导臂为第二波导臂，与所述第二锥形波导结构直接连接；所述第一锥形波导结构，用于将输入光信号的TE0模式变换为有效折射率与所述非对称定向耦合结构中第二波导臂的TE1和TM0混合模式的有效折射率相同的光信号；所述非对称定向耦合结构，用于将通过所述第一锥形波导结构变换后的光信号的TE0模式，耦合到非对称定向耦合结构的TE1和TM0混合模式中；所述第二锥形波导结构，用于将耦合到所述非对称定向耦合结构的TE1和TM0混合模式的光信号变换到TM0模式输出。2.如权利要求1所述的硅基偏振旋转器，其特征在于，所述第一锥形波导结构的输入侧的宽度大于输出侧的宽度，所述输入侧的宽度与硅基光子片上系统的标准波导的宽度相匹配，所述第一锥形波导结构的输出侧的宽度与所述非对称定向耦合结构中第一波导臂的宽度相同。3.如权利要求1所述的硅基偏振旋转器，其特征在于，所述第二锥形波导结构的输入侧的宽度小于输出侧的宽度，所述输入侧的宽度与所述非对称定向耦合结构中第二波导臂的宽度相同，所述第二锥形波导结构的输出侧的宽度与硅基光子片上系统的标准波导的宽度相匹配。4.如权利要求2或3所述的硅基偏振旋转器，其特征在于，所述第一锥形波导结构和所述第二锥形波导结构的长度分别满足模斑绝热变换的要求。5.如权利要求1、2或3所述的硅基偏振旋转器，其特征在于，所述非对称定向耦合结构的第一波导臂为非对称定向耦合结构的输入端，与所述第一锥形波导结构的输出侧直接连接；所述非对称定向耦合结构的第二波导臂为非对称定向耦合结构的输出端，与所述第二锥形波导结构的输入侧直接连接；所述第二波导臂的TE1模式和TM0模式混合度比值决定所述第二波导臂的宽度。6.如权利要求5所述的硅基偏振旋转器，其特征在于，所述非对称定向耦合结构中两个波导臂之间的设定间距至少小于或等于200nm。7.如权利要求5所述的硅基偏振旋转器，其特征在于，所述非对称定向耦合结构的第一波导臂和第二波导臂的长度相同，所述第一波导臂和第二波导...
【专利技术属性】
技术研发人员：李渔，陈明华，华锋，
申请(专利权)人：中兴光电子技术有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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