【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成光电子器件领域，具体涉及一种基于亚波长光栅的高性能tm模式起偏器。
技术介绍
1、硅基集成平台由于其cmos（互补金属氧化物半导体）兼容而备受关注，在过去几十年中，已经提出了许多基于该平台的高性能器件。由于硅和二氧化硅之间的高折射率对比度，硅光器件表现出强的模场限制，从而实现了紧凑的占地面积。然而，高折射率对比度也使得硅光器件偏振相关性极强。为了克服这一挑战，已经提出了许多类型的偏振管理器件，如起偏器、偏振分束器和偏振旋转器。其中，起偏器可以在通过单一偏振光的情况下滤除另一偏振光，因而在获得特定偏振光方面具有重要意义。
2、已经提出的起偏器方案主要可以分为反射式、吸收式和泄露式三种。反射式起偏器一般是基于布拉格反射的原理，将某一偏振光反射回入射端，而另一偏振光从出射端输出。由于布拉格反射自身的波长相关性质，因此反射式起偏器无法实现超大带宽。此外，反射式起偏器通常不能直接和光源级联，还需要引入光隔离器或者光环形器，这增加了系统的复杂度。吸收式起偏器大都通过引入金属或者二维材料实现对特定偏振光的吸收，可以实现小的占地面积，但是所需偏振光的损耗一般较大而且引入的材料并非cmos兼容。已经提出的泄漏式起偏器主要基于非对称定向耦合器，但是由于非对称定向耦合器波长敏感性强，因此难以实现大带宽。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种基于亚波长光栅的高性能tm模式起偏器，可以在1260~1675 nm的带宽范围内实现插入损耗小于0.5 db，偏振
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
3、一种基于亚波长光栅的高性能tm模式起偏器，沿着光的传输方向依次为单模输入波导、输入端模式转换结构、中间横向亚波长光栅结构、上下两侧纵向亚波长光栅结构、输出端模式转换结构、单模输出波导；单模输入波导中的输入光首先由输入端模式转换结构演化为亚波长光栅所支持的模式，然后通过由中间横向亚波长光栅和两侧竖向亚波长光栅组成的模式泄露区，输入的te模式泄露到两侧，而输入的tm模式则被束缚在中间横向亚波长光栅中，最后经过输出端的模式转换结构演化为条波导所支持的tm模式，从而实现滤除te模式，通过tm模式的起偏器功能；垂直于光传输平面方向上依次为上包层、芯层、埋氧层和衬底。
4、所述的tm模式起偏器的上包层材料包括空气、二氧化硅，或者聚合物材料。
5、所述的tm模式起偏器的芯层材料包括硅、氮化镓、磷化铟，或者聚合物材料。
6、所述的tm模式起偏器实现条波导模式和亚波长光栅模式之间的转换结构包括三锥形波导或者二锥形波导。
7、所述的tm模式起偏器两侧相邻亚波长波导的长度差包括固定差值或者不固定差值。
8、所述的tm模式起偏器的侧向亚波长光栅为两侧对称分布。
9、所述的tm模式起偏器通过合理选择中间和两侧亚波长光栅的占空比实现te模式泄露到两侧，而tm模式被束缚，其中中间和两侧亚波长光栅的占空比包括固定占空比或者不固定占空比。
10、所述的tm模式起偏器工作带宽包括1260~1675 nm的光通信波段，红外波段或者可见光波段。
11、与现有的技术相比，本专利技术带来的有益效果：
12、1、本专利技术实施例采用硅光平台，硅光平台具有损耗低、集成密度高和cmos兼容等诸多优点；但是本专利技术不受限于集成光学平台的折射率，所适用平台不局限于实施例中采用的硅光平台。
13、2、本专利技术是通过亚波长光栅对不同偏振光表现出不同等效折射率这一特点，而与入射光本身的波长无关，因此可以实现超大波长范围的起偏。
14、3、本专利技术不引入金属或者二维材料，不需要特殊工艺，因此cmos兼容性高，便于大规模制造。
15、4、本专利技术包层敏感性低，对于不同的包层材料都可以通过仿真优化得到良好的性能，例如实施例1中的su8包层和实施例2中的二氧化硅包层。
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1.一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：沿着光的传输方向依次为单模输入波导、输入端模式转换结构、中间横向亚波长光栅结构、上下两侧纵向亚波长光栅结构、输出端模式转换结构、单模输出波导；单模输入波导中的输入光首先由输入端模式转换结构演化为亚波长光栅所支持的模式，然后通过由中间横向亚波长光栅和两侧竖向亚波长光栅组成的模式泄露区，输入的TE模式泄露到两侧，而输入的TM模式则被束缚在中间横向亚波长光栅中，最后经过输出端的模式转换结构演化为条波导所支持的TM模式，从而实现滤除TE模式，通过TM模式的起偏器功能；垂直于光传输平面方向上依次为上包层、芯层、埋氧层和衬底。
2.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所述的TM模式起偏器的上包层材料包括空气、二氧化硅，或者聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所述的TM模式起偏器的芯层材料包括硅、氮化镓、磷化铟，或者聚合物材料。
4.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所
5.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所述的TM模式起偏器两侧相邻亚波长波导的长度差包括固定差值或者不固定差值。
6.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所述的TM模式起偏器的侧向亚波长光栅为两侧对称分布。
7.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所述的TM模式起偏器通过合理选择中间和两侧亚波长光栅的占空比实现TE模式泄露到两侧，而TM模式被束缚，其中中间和两侧亚波长光栅的占空比包括固定占空比或者不固定占空比。
8.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能TM模式起偏器，其特征在于：所述的TM模式起偏器工作带宽包括1260~1675 nm的光通信波段，红外波段或者可见光波段。
...【技术特征摘要】
1.一种基于亚波长光栅的高性能tm模式起偏器，其特征在于：沿着光的传输方向依次为单模输入波导、输入端模式转换结构、中间横向亚波长光栅结构、上下两侧纵向亚波长光栅结构、输出端模式转换结构、单模输出波导；单模输入波导中的输入光首先由输入端模式转换结构演化为亚波长光栅所支持的模式，然后通过由中间横向亚波长光栅和两侧竖向亚波长光栅组成的模式泄露区，输入的te模式泄露到两侧，而输入的tm模式则被束缚在中间横向亚波长光栅中，最后经过输出端的模式转换结构演化为条波导所支持的tm模式，从而实现滤除te模式，通过tm模式的起偏器功能；垂直于光传输平面方向上依次为上包层、芯层、埋氧层和衬底。
2.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能tm模式起偏器，其特征在于：所述的tm模式起偏器的上包层材料包括空气、二氧化硅，或者聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于亚波长光栅的高性能tm模式起偏器，其特征在于：所述的tm模式起偏器的芯层材料包括硅、氮化镓、磷化铟，或者聚合物材料。
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