一种基于双槽波导的片上偏振分束器制造技术

本公开提供一种基于双槽波导的片上偏振分束器，包括衬底

【技术实现步骤摘要】
一种基于双槽波导的片上偏振分束器


[0001]本公开涉及集成微波光子
，特别涉及一种基于双槽波导的片上偏振分束器
。

技术介绍

[0002]集成微波光子领域是当今世界上发展最快
、
最有前景的领域之一
。
在片上集成领域，有许多器件利用偏振自由度进行信息编码，因此需要能够有效执行偏振分束的无源器件
。
[0003]铌酸锂
(LN)
因其在电光
、
声光和非线性光学方面的高性能而被誉为通信科学和
的优秀光学材料
。
得益于用于薄膜
LN
制造的晶体离子切片技术的最新发展，绝缘体上铌酸锂
(LNOI)
已成为一种具有亚波长光限制的有前途的光子集成电路
(PIC)。LNOI
由于不对称波导结构引起的双折射和
LN
固有的各向异性特性而存在偏振相关问题
。
偏振复用系统是解决
PICs
中偏振相关问题的通用解决方案
。
偏振分束器是偏振复用技术中最基本的器件之一
。
[0004]作为偏振分束器的一种，定向耦合器
(DC)
在片上集成领域有广泛的应用，然而传统的
DC
偏振分束器，通常有将一种基模转化为高阶模，然后再重新转化为基模的过程，该过程会引入较大的模式转换损耗，并且器件占用尺寸较大
。
[0005]公开内容
[0006]本公开的主要目的是提供一种基于双槽波导的片上偏振分束器旨在解决上述技术问题的至少之一
。
[0007]为实现上述目的，本公开提供一种基于双槽波导的片上偏振分束器，包括：
[0008]衬底；
[0009]限制波导，包括第一限制波导
、
第二限制波导
、
第三限制波导，所述第一限制波导
、
所述第二限制波导以及所述第三限制波导间隔的设于所述衬底上；
[0010]第一核心波导，设于所述衬底上并位于所述第一限制波导和所述第二限制波导之间，所述第一核心波导包括输入波导
、
第一耦合波导
、S
形波导以及第一输出波导；
[0011]第二核心波导，设于所述衬底上并位于所述第二限制波导和所述第三限制波导之间，所述第二核心波导，包括锥形渐变波导
、
第二耦合波导以及第二输出波导；
[0012]其中，所述第一核心波导
、
所述第一限制波导
、
所述第二限制波导以及相邻波导间的两个空心槽共同构成第一双槽波导，所述第二核心波导
、
所述第二限制波导
、
所述第三限制波导以及相邻波导间的两个空心槽共同构成第二双槽波导
。
[0013]可选地，所述第一双槽波导和所述第二双槽波导交叠重合的部分形成耦合区，所述耦合区与所述第一限制波导
、
所述第二限制波导
、
所述第三限制波导
、
所述第一双槽波导以及所述第二双槽波导长度相等
。
[0014]可选地，所述第一双槽波导和所述第二双槽波导共用位于二者之间的所述第二限制波导，所述第二限制波导用于形成空心槽
、
以及用于提供模式耦合间隔
。
[0015]可选地，所述基于双槽波导的片上偏振分束器还包括包层，所述包层设于所述衬底上，并将所述限制波导
、
所述第一核心波导以及所述第二核心波导包裹起来，用以起到保护作用
。
[0016]可选地，所述锥形渐变波导沿模式传输方向宽度逐渐增加，直至与所述第二耦合波导宽度相同
。
[0017]可选地，所述第一耦合波导的一端与所述输入波导连接，所述
S
形波导一端与所述第一耦合波导连接，另一端与所述第一输出波导连接
。
[0018]可选地，所述第二耦合波导一端与所述锥形渐变波导连接，另一端与所述第二输出波导连接
。
[0019]可选地，所述
S
形波导朝远离所述第二输出波导的方向延伸，以在物理空间上分隔所述第一输出波导和所述第二输出波导
。
[0020]可选地，所述限制波导
、
所述第一核心波导以及所述第二核心波导均为条形波导，且侧壁均为倾斜的
。
[0021]可选地，所述所述限制波导
、
所述第一核心波导以及所述第二核心波导沿模式传输方向的高度
、
宽度均维持不变，且高度均相同；
[0022]所述第一核心波导
、
所述第二核心波导的宽度相等，所述第一限制波导
、
所述第二限制波导
、
所述第三限制波导的宽度相等
。
[0023]本公开提供的基于双槽波导的片上偏振分束器，包括衬底
、
限制波导
、
第一核心波导
、
第二核心波导；限制波导包括第一限制波导
、
第二限制波导
、
第三限制波导，所述第一限制波导
、
所述第二限制波导以及所述第三限制波导间隔的设于所述衬底上；第一核心波导设于所述衬底上并位于所述第一限制波导和所述第二限制波导之间，所述第一核心波导包括输入波导
、
第一耦合波导
、S
形波导以及第一输出波导；第二核心波导设于所述衬底上并位于所述第二限制波导和所述第三限制波导之间，所述第二核心波导，包括锥形渐变波导
、
第二耦合波导以及第二输出波导；所述第一核心波导
、
所述第一限制波导
、
所述第二限制波导以及相邻波导间的两个空心槽共同构成第一双槽波导，所述第二核心波导
、
所述第二限制波导
、
所述第三限制波导以及相邻波导间的两个空心槽共同构成第二双槽波导
。
本公开专利技术的双槽波导结构，具备强偏振相关的模场分布调控特性，可在不借助高阶模转化的条件下，直接将基横电模
(TE0)
与基横磁模
(TM0)
分离到不同波导，避免了模式转换损耗
。
对
TM0
的模场分布有明显的调控作用，尤其是横向扩展
TM0
的有效模场面积，而对
TE0
模场分布无较大影响
。
选择合适的限制波导宽度
、
波导间隔
、
耦合区长度，可以使
TE0
模较大程度保留在第一双槽波导中，而
TM0
几乎全耦合进入第二双槽波导
。
该耦合过程无需借助高阶模演化，降低了模式转化损耗，便于实现紧凑的片上偏振分束
。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于双槽波导的片上偏振分束器，其特征在于，包括：衬底；限制波导，包括第一限制波导
、
第二限制波导
、
第三限制波导，所述第一限制波导
、
所述第二限制波导以及所述第三限制波导间隔的设于所述衬底上；第一核心波导，设于所述衬底上并位于所述第一限制波导和所述第二限制波导之间，所述第一核心波导包括输入波导
、
第一耦合波导
、S
形波导以及第一输出波导；第二核心波导，设于所述衬底上并位于所述第二限制波导和所述第三限制波导之间，所述第二核心波导，包括锥形渐变波导
、
第二耦合波导以及第二输出波导；其中，所述第一核心波导
、
所述第一限制波导
、
所述第二限制波导以及相邻波导间的两个空心槽共同构成第一双槽波导，所述第二核心波导
、
所述第二限制波导
、
所述第三限制波导以及相邻波导间的两个空心槽共同构成第二双槽波导
。2.
如权利要求1所述的基于双槽波导的片上偏振分束器，其特征在于，所述第一双槽波导和所述第二双槽波导交叠重合的部分形成耦合区，所述耦合区与所述第一限制波导
、
所述第二限制波导
、
所述第三限制波导
、
所述第一双槽波导以及所述第二双槽波导长度相等
。3.
如权利要求1所述的基于双槽波导的片上偏振分束器，其特征在于，所述第一双槽波导和所述第二双槽波导共用位于二者之间的所述第二限制波导，所述第二限制波导用于形成空心槽
、
以及用于提供模式耦合间隔
。4.
如权利要求1所述的基于双槽波导的片上偏振分束器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，李欣桐，李金野，赵奕儒，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：