偏振旋转分束器和光子集成芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种偏振旋转分束器和光子集成芯片，包括偏振旋转区和偏振分束区，其中，偏振旋转区的第一脊波导处于第一平板波导之上，偏振分束区的第二脊波导和第三脊波导分别处于第三平板波导之上，第三平板波导处于第二平板波导之上，而第一平板波导和第二平板波导相接且高度相等。本发明专利技术实施例的偏振旋转区的第一脊波导的脊高大于偏振旋转区的第二脊波导和第三脊波导的脊高，也即本发明专利技术实施例采用了不同刻蚀深度的脊波导作为偏振旋转区的波导和偏振分束区的波导，其中，偏振旋转区采用深刻蚀脊波导，能够使偏振旋转区具有更高的偏振旋转效率；偏振分束区采用浅刻蚀脊波导，能够使偏振分束区具有更高的耦合效率。够使偏振分束区具有更高的耦合效率。够使偏振分束区具有更高的耦合效率。

【技术实现步骤摘要】
偏振旋转分束器和光子集成芯片


[0001]本专利技术涉及光通信
，特别是涉及一种偏振旋转分束器和光子集成芯片。

技术介绍

[0002]近年来,不断增长的信息交换需求对通信传输容量提出了更高的要求，因而对偏振旋转分束器的带宽也有了更高的要求，但是现有的偏振旋转分束器大多只适合传输C波段(常规波段)的光信号，而适用于O波段的偏振旋转分束器较为稀缺。所以，设计一款尺寸小、消光比高、插入损耗低、可适用于O波段的偏振旋转分束器，对于硅基PIC的发展以及光通信领域的发展都具有重要意义。

技术实现思路

[0003]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0004]本专利技术实施例提供一种能够缩小器件尺寸、提高消光比、降低插入损耗且适用于O波段光信号的偏振旋转分束器。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种偏振旋转分束器，包括偏振旋转区和偏振分束区；其中，
[0006]所述偏振旋转区包括第一平板波导和第一脊波导，所述第一脊波导设置于所述第一平板波导之上，所述第一平板波导的宽度朝所述偏振分束区方向逐渐变宽；
[0007]所述偏振分束区包括第二平板波导、第三平板波导、第二脊波导和第三脊波导，所述第三平板波导设置于所述第二平板波导之上，所述第二脊波导和所述第三脊波导设置于所述第三平板波导之上，所述第二脊波导和所述第三脊波导并排设置且之间具有间隔，所述第一平板波导和所述第二平板波导相接且高度相等，所述第三平板波导、所述第二脊波导分别与所述第一脊波导相连；所述第一脊波导的高度为第一高度，所述第二脊波导和所述第三脊波导的高度分别为第二高度，所述第一高度大于所述第二高度。
[0008]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种光子集成芯片，所述光子集成芯片包括如上第一方面所述的偏振旋转分束器。
[0009]本专利技术实施例提供的偏振旋转分束器包括偏振旋转区和偏振分束区，其中，偏振旋转区的第一脊波导处于第一平板波导之上，偏振分束区的第二脊波导和第三脊波导分别处于第三平板波导之上，第三平板波导处于第二平板波导之上，而第一平板波导和第二平板波导相接且高度相等。本专利技术实施例的偏振旋转区的第一脊波导的脊高大于偏振旋转区的第二脊波导和第三脊波导的脊高，也即本专利技术实施例采用了不同刻蚀深度的脊波导作为偏振旋转区的波导和偏振分束区的波导，其中，偏振旋转区采用深刻蚀脊波导，能够使偏振旋转区具有更高的偏振旋转效率；偏振分束区采用浅刻蚀脊波导，能够使偏振分束区具有更高的耦合效率。基于偏振旋转效率和耦合效率的提高，有利于本专利技术实施例将偏振旋转分束器的尺寸缩小，还有利于提高消光比和降低插入损耗，使得本专利技术实施例的偏振旋转
分束器不仅适用于C波段也适用于O波段光信号的传输场景。
附图说明
[0010]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0011]图1是本专利技术实施例提供的偏振旋转分束器的结构示意图；
[0012]图2是图1中A
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A
’
处的截面示意图；
[0013]图3是图1中B
‑
B
’
处的截面示意图；
[0014]图4a、图4b分别示出了偏振旋转区L1段DR波导本征模随着slab宽度变化的折射率变化曲线与TE占比变化曲线；
[0015]图5a、图5b分别示出了偏振旋转区L2段DR波导本征模随着slab宽度变化的折射率变化曲线与TE占比变化曲线；
[0016]图6是TE/TM模式光信号输入本专利技术实施例的偏振旋转分束器后的through端和cross端输出的场强示意图。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]应了解，在本专利技术实施例的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组，包括单项或复数项的任意组。例如，a、b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或者，a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0019]本领域普通技术人员应当可以意识到，本专利技术实施例描述的连接包括直接连接和通过中间部件相连的间接连接。
[0020]此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021]近年来，电子芯片在不断缩小尺寸的同时，电子之间的相互作用也使得器件的时延、发热、能耗显著增加，因而极大的限制了集成电路的发展。基于绝缘体上硅(Silicon
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On
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Insulator，SOI)平台的光子集成芯片(Photonic Integrated Chip,PIC)由于具有高折射率差以及与传统的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，COMS)工艺相兼容等特点受到广泛关注，利用光子集成的光互联网络也被寄希望于打破集成电路瓶颈，实现高速率、大容量、低损耗的信号传输和处理。但是，硅基波导的芯层和包层之间的高折射率差，使得横向电场(Transverse Electric，TE)模式的光信号和横向磁场(Transverse Magnetic，TM)模式的光信号之间的有效折射率差值很大，因而
SOI光子器件一般对光的偏振态敏感，所以光信号在器件中传输时由于偏振失配会引入极大的传输损耗。因此，能够消除偏振态影响的偏振旋转分束器在PIC中有着重要作用。
[0022]近年来,不断增长的信息交换需求对通信传输容量提出了更高的要求，因而对偏振旋转分束器的带宽也有了更高的要求，但是现有的偏振旋转分束器大多只适合传输C波段(常规波段，波长1530
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1565nm)的光信号，而适用于O波段(波长1260
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1360nm)的偏振旋转分束器较为稀缺。所以，设计一款尺寸小、消光比高、插入损耗低、可适用于O波段的偏振旋转分束器，对于硅基PIC的发展以及光通信领域的发展都具有重要意义。
[0023]鉴于此，本专利技术实施例提供一种能够缩小器件尺寸、提高消光比、降低插入损耗且适用于O波段光信号的偏振旋转分束器。
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏振旋转分束器，其特征在于，包括偏振旋转区和偏振分束区；其中，所述偏振旋转区包括第一平板波导和第一脊波导，所述第一脊波导设置于所述第一平板波导之上，所述第一平板波导的宽度朝所述偏振分束区方向逐渐变宽；所述偏振分束区包括第二平板波导、第三平板波导、第二脊波导和第三脊波导，所述第三平板波导设置于所述第二平板波导之上，所述第二脊波导和所述第三脊波导设置于所述第三平板波导之上，所述第二脊波导和所述第三脊波导并排设置且之间具有间隔，所述第一平板波导和所述第二平板波导相接且高度相等，所述第三平板波导、所述第二脊波导分别与所述第一脊波导相连；所述第一脊波导的高度为第一高度，所述第二脊波导和所述第三脊波导的高度分别为第二高度，所述第一高度大于所述第二高度。2.根据权利要求1所述的偏振旋转分束器，其特征在于，所述第一脊波导包括输入脊波导和至少一级第一过渡脊波导，所述输入脊波导经所述至少一级第一过渡脊波导与所述第三平板波导、所述第二脊波导分别连接；所述第一平板波导包括输入平板波导和至少一级第一过渡平板波导，所述输入平板波导经所述至少一级第一过渡平板波导与所述第二平板波导相连。3.根据权利要求2所述的偏振旋转分束器，其特征在于，所述输入脊波导、所述第一过渡脊波导、所述输入平板波导和所述第一过渡平板波导分别为梯形波导。4.根据权利要求2所述的偏振旋转分束器，其特征在于，所述输入脊波导的第一端和所述输入平板波导的第一端具有相等的宽度，所述输入脊波导的第二端的宽度小于所述输入平板波导的第二端的宽度。5.根据权利要求1所述的偏振旋转分束器，其特征在于，所述第二脊波导包括第一连接波导、第一耦合波导和第一输出脊波导，所述第一连接波导的第一端连接于所述第一脊波导，所述第一连接波导的第二端经所述第一耦合波导与所述第一输出脊波导连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希琪，
申请(专利权)人：中兴光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：