【技术实现步骤摘要】
本技术属于光子集成电路，具体是涉及一种多模式功率分束器。
技术介绍
1、光功率分配器是高密度光子集成电路的关键部件之一，可以实现光信号的路由、分割以及组合等操作。在逻辑门、光开关、调制器和光学传感等应用领域都需要功率分配器。其中，在模分复用系统中，多模式功率分束器是一个重要的组成器件。目前，有很多实现功率分束器的方案被报道，比如逆向设计算法、定向耦合器、多模干涉耦合器等。但是，在诸多方案中，很少有可行的方法来实现多模式、小尺寸和高性能的功率分配器。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是提供一种多模式功率分束器，可以实现多模式的功率分束，且尺寸小，损耗低。
2、本技术提供一种多模式功率分束器，包括衬底和设置在衬底上的顶层硅，所述顶层硅包括依次连接的输入波导、逆向设计区和2个输出波导；2个输出波导包括输出波导a和输出波导b，还包括对称分布的分支波导，其中一个分支波导的一端和输入波导耦合，另一端和输出波导a耦合，对称分布的另一个分支波导的一端和输入波导耦合，另一端和输出波导b耦合。
3、优选的，所述对称分布的分支波导的数量为三对。
4、优选的，所述输入波导和输出波导根据分束模式数量的需求包含不同的直波导和连接直波导的锥形波导，一般来说，所述输入波导和输出波导分别包括至少2个宽度不同的直波导和连接直波导的锥形波导。
5、优选的，同一个所述输入波导中，所述直波导的数量为4个（连接直波导的锥形波导的数量为3个，且宽度不同），且沿光的传输方向
6、优选的，所述输出波导和逆向设计区之间还设置有连接波导，所述连接波导包括依次连接的直波导和弯曲波导。
7、优选的，所述分支波导包括依次连接的与输入波导中的直波导耦合的直线波导、弯曲波导、连接段、弯曲波导以及与输出波导中的直波导耦合的直线波导。
8、优选的，所述连接段包括直线波导、弯曲波导、直线波导、弯曲波导和直线波导。
9、优选的，所述逆向设计区被划分为多个单元，每个单元有2个状态，每个单元的状态为：
10、第01行单元状态为：1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,
11、第02行单元状态为：1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,
12、第03行单元状态为：0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,
13、第04行单元状态为：0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,
14、第05行单元状态为：0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,1,1,
15、第06行单元状态为：0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,
16、第07行单元状态为：1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
17、第08行单元状态为：1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,
18、第09行单元状态为：1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,0,
19、第10行单元状态为：0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,
20、第11行单元状态为：1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,
21、第12行单元状态为：1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
22、第13行单元状态为：1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
23、第14行单元状态为：1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,
24、第15行单元状态为：0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,
25、第16行单元状态为：1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,0,
26、第17行单元状态为：1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,0,
27、第18行单元状态为：1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
28、第19行单元状态为：0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,
29、第20行单元状态为：0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,1,1,
30、第21行单元状态为：0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,
31、第22行单元状态为：0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,
32、第23行单元状态为：1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,
33、第24行单元状态为：1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0；
34、其中所述“0”代表打孔，“1”代表不打孔。
35、优选的，所述打孔的方式为，在单元的中心打孔，打孔的直径为90nm，深度为220nm。
36、优选的，所述单元为正方形单元，每个单元的大小相同，单元的边长为120nm
37、本技术的有益效果为，以较低的损耗，在较小的尺寸结构上实现多模式的功率分束。本技术的te0，te1，te2，te3和te4模式从输入波导输入，一分为二分别从输出波导a和输出波导b输出。由于整个结构是关于x轴对称的，因此每个模式在输出波导a和输出波导b的损耗是一样的，具有50：50的分束比。在1550nm波长，每个输出通道的te0、te1、te2、te3和te4模式的损耗分别小于3.5db、3.7db、3.3db、3.7db和3.7db，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多模式功率分束器，其特征是，包括衬底(200)和设置在衬底(200)上的顶层硅(100)，所述顶层硅(100)包括依次连接的输入波导(1)、逆向设计区(10)和2个输出波导；2个输出波导包括输出波导A和输出波导B，还包括对称分布的分支波导，其中一个分支波导的一端和输入波导耦合，另一端和输出波导A耦合，对称分布的另一个分支波导的一端和输入波导耦合，另一端和输出波导B耦合。
2.如权利要求1所述的多模式功率分束器，其特征是，所述对称分布的分支波导的数量为三对。
3.如权利要求1所述的多模式功率分束器，其特征是，所述输入波导(1)和输出波导分别包括至少2个宽度不同的直波导和连接直波导的锥形波导。
4.如权利要求3所述的多模式功率分束器，其特征是，同一个所述输入波导(1)中，所述直波导的数量为4个，且沿光的传输方向，不同直波导的宽度依次减少；同一个所述输出波导中，所述直波导的数量为4个，且沿光的传输方向，不同直波导的宽度依次增大。
5.如权利要求1所述的多模式功率分束器，其特征是，所述输出波导和逆向设计区(10)之间还设置有连接波导
6.如权利要求1-5任一项所述的多模式功率分束器，其特征是，所述分支波导包括依次连接的与输入波导(1)中的直波导耦合的直线波导、弯曲波导、连接段、弯曲波导以及与输出波导中的直波导耦合的直线波导。
7.如权利要求6所述的多模式功率分束器，其特征是，所述连接段包括直线波导、弯曲波导、直线波导、弯曲波导和直线波导。
8.如权利要求1-5任一项所述的多模式功率分束器，其特征是，所述逆向设计区(10)被划分为多个单元，每个单元有2个状态，每个单元的状态为：
9.如权利要求8所述的多模式功率分束器，其特征是，所述打孔的方式为，在单元的中心打孔，打孔的直径为90nm，深度为220nm。
10.如权利要求8所述的多模式功率分束器，其特征是，所述单元为正方形单元，每个单元的大小相同，单元的边长为120nm。
...【技术特征摘要】
1.一种多模式功率分束器，其特征是，包括衬底(200)和设置在衬底(200)上的顶层硅(100)，所述顶层硅(100)包括依次连接的输入波导(1)、逆向设计区(10)和2个输出波导；2个输出波导包括输出波导a和输出波导b，还包括对称分布的分支波导，其中一个分支波导的一端和输入波导耦合，另一端和输出波导a耦合，对称分布的另一个分支波导的一端和输入波导耦合，另一端和输出波导b耦合。
2.如权利要求1所述的多模式功率分束器，其特征是，所述对称分布的分支波导的数量为三对。
3.如权利要求1所述的多模式功率分束器，其特征是，所述输入波导(1)和输出波导分别包括至少2个宽度不同的直波导和连接直波导的锥形波导。
4.如权利要求3所述的多模式功率分束器，其特征是，同一个所述输入波导(1)中，所述直波导的数量为4个，且沿光的传输方向，不同直波导的宽度依次减少；同一个所述输出波导中，所述直波导的数量为4个，且沿光的传输方向，不同直波导的宽度依次增大。
5.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊波，马汉斯，杜特，姜鑫鹏，彭元喜，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：
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