【技术实现步骤摘要】
本公开涉及无源光学元器件，尤其涉及一种偏振旋转分束结构及偏振旋转分束器。
技术介绍
1、5g、物联网、人工智能等新一代信息技术的发展对光通信容量和功耗提出了更高的要求。当单通道数据传输速度达到极限值时，偏振复用可以有效地增加通信容量。偏振旋转分束器件是偏振复用的核心器件，分离相互垂直的两种偏振态模式，即te和tm模式，同时对其中一种偏振态进行旋转，使得系统只需要对同一种偏振态进行操控，同时满足了铌酸锂材料的偏振敏感性的特点。近年来，相干光通信系统向集成化、小型化、低成本的方向发展，具有大消光比和大工艺容差的片上高性能偏振旋转分束器是相干收发集成芯片走向应用的关键器件。
2、实现偏振旋转分束器的方式主要包含模式耦合和模式演化，区别在于是否引入te高阶模。模式耦合基于双波导耦合系统中存在te基模和tm基模的杂化超模来实现偏振旋转分束，对于常用的薄膜波导来讲，只有波导宽度小于波导厚度时才可能出现正交基模的杂化，尺寸小但结构复杂制作难度高；模式演化基于tm基模与te高阶模实现偏振旋转，再通过一个耦合器实现te基模和te高阶模的分离。基于模式演化的偏振旋转分束器降低了工艺难度，具有更大的制作容差。基于模式演化的偏振旋转分束器结构主要包括偏振旋转和耦合分束两部分。偏振旋转的实现依赖于非对称波导结构中tm基模与te高阶模的混杂模式，基于该模式的绝热演化，在由窄变宽的锥形波导中实现tm基模向te高阶模的演化，该过程基于绝热演化，通过合适的锥端宽度设计很容易实现大的消光比和制作容差。耦合分束具有多种选择：非对称定向耦合器，多模干涉耦合
3、因此，如何提供一种具有大消光比和制作容差的偏振旋转分束器成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种偏振旋转分束结构及偏振旋转分束器，以解决偏振旋转分束器难以具有大消光比和制作容差的问题。
2、本公开的一个方面提供了一种偏振旋转分束结构，包括：第一波导芯层和第二波导芯层，所述第二波导芯层间隔设于所述第一波导芯层的一侧；所述第一波导芯层输入端用于输入te基模偏振光和tm基模偏振光，包括模式转化器与第一耦合波导；所述第二波导芯层包括第二耦合波导；模式转化器，其为多段反对称锥形波导，用于将所述tm基模偏振光转化为te高阶模式偏振光；第一耦合波导和第二耦合波导均为多段首尾相接的锥形波导，所述第一耦合波导与所述模式转化器的输出端通过锥形波导连接器连接，用于传输所述te基模偏振光与所述te高阶模式偏振光，所述第二耦合波导与所述第一耦合波导的每段所述锥形波导首尾齐平且相邻边互相平行，用于将所述te高阶模式偏振光耦合得到耦合后te基模偏振光。
3、可选地，所述第二耦合波导与所述第一耦合波导的每段所述锥形波导的尺寸不同，形成非对称耦合波导。
4、可选地，偏振旋转分束结构还包括：第三波导芯层，设置在所述第二波导芯层上，所述第三波导芯层与所述第二波导芯层形状等比。
5、可选地，所述第一波导芯层还包括：输入波导，其设于所述第一波导芯层的一端，所述输入波导的输出端与所述模式转化器连接，用于向所述模式转化器输入所述te基模偏振光和所述tm基模偏振光；模式滤波器，其与所述第一耦合波导的输出端通过条形波导连接器连接，用于滤除所述te基模偏振光中夹杂的所述te高阶模式偏振光；第一输出波导，其设于所述第一波导芯层的另一端，所述第一输出波导与所述模式滤波器的输出端连接，用于输出所述te基模偏振光。
6、可选地，所述第二波导芯层还包括：第二输出波导，其与所述第二耦合波导的输出端连接，用于输出所述耦合后te基模偏振光。
7、可选地，所述第二输出波导为多段曲线形波导，用于分离并输出所述耦合后te基模偏振光。
8、可选地，所述第一波导芯层与第二波导芯层的材料为薄膜铌酸锂。
9、可选地，所述第三波导芯层的材料为氮化硅。
10、可选地，所述模式滤波器包括至少一个多模干涉耦合器。
11、本公开的另一个方面提供了一种偏振旋转分束器，包括：绝缘层；第一平板层，其设于所述绝缘层上；偏振旋转分束结构，其设于所述第一平板层上；盖层，其设于所述第一平板层与所述偏振旋转分束结构上。
12、在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
13、1、本公开提供的偏振旋转分束结构中，模式转化器、第一耦合波导与第二耦合波导均为多段锥形波导，减小了制作难度，具有较大的制作容差；
14、2、本公开提供的偏振旋转分束结构中，第一耦合波导与第二耦合波导的多段锥形波导的相邻边平行且首尾齐平，形成非对称耦合波导，能够很好的完成耦合从而得到耦合后te基模偏振光，增大输出端口的偏振消光比。
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1.一种偏振旋转分束结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第二耦合波导(21)与所述第一耦合波导(12)的每段所述锥形波导的尺寸不同，形成非对称耦合波导。
3.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第一波导芯层(1)还包括：
5.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第二波导芯层(2)还包括：
6.根据权利要求5所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第二输出波导(22)为多段曲线形波导，用于分离并输出所述耦合后TE基模偏振光。
7.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第一波导芯层(1)与第二波导芯层(2)的材料为薄膜铌酸锂。
8.根据权利要求3所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第三波导芯层(3)的材料为氮化硅。
9.根据权利要求4所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述模式滤波器(14)包括至少一个多模干涉耦合器。>
10.一种偏振旋转分束器，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种偏振旋转分束结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第二耦合波导(21)与所述第一耦合波导(12)的每段所述锥形波导的尺寸不同，形成非对称耦合波导。
3.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第一波导芯层(1)还包括：
5.根据权利要求1所述的偏振旋转分束结构，其特征在于，所述第二波导芯层(2)还包括：
6.根据权利要求5所述的偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨一诺，刘建国，李金野，陶金铭，李欣桐，李润，
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：
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