本发明专利技术涉及一种利用弯曲波导实现偏振分束器和慢光器件集成的实现方法，属于微型光集成技术领域。本发明专利技术首次将偏振光分束器和耦合腔波导慢光器件利用带有两个60°转角的弯曲波导集成在同一块平板上。本发明专利技术设计了一种基于二维光子晶体的平板结构，通过设计器件结构使集成器件的各个模块工作于同一频率，从而实现偏振光分束器和弯曲波导以及慢光器件之间的高效耦合。它的基本结构是基于空气孔三角晶格的光子晶体GaAlAs平板结构，更贴近于目前广泛应用的基于SOI光子晶体制造技术，有很好的可实现性。另外本方案设计的通过弯曲波导连接偏振光分束器和耦合腔波导慢光器件为微型PIC的实现提供了新的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于微型光集成
技术介绍
早在70年代初，以A. Yariv和K. Hayashi为代表的一批科学家就提出一个诱人的发展方向——光电子集成(OEIC)。他们受到微电子集成辉煌成就的鼓舞，期望把光电子与微电子器件集成在一片基片上，从而获得在信息工程系统上的深远应用。在OEIC的基础上，AT&T的科学家从提高通信速率和质量的角度出发致力于研究另一种相似的器件——光子集成(PIC)。即将若干光器件集成在一片基片上，器件之间以半导体光波导连接，如集成外腔单稳频激光器，光子开关阵列，光外差接收机和光发射机等。经过多年的努力，OEIC和 PIC取得不少奠基性的成果，但近年来发展速度放慢，原因在于光子器件在光局域和尺寸上的问题难以解决。此时，光子晶体的出现为OEIC和PIC的发展提供更多更好的选择。光子晶体是两种或两种以上的介电常数随空间呈周期性变化的人工材料，由于具有光子带隙的性能而引起广泛的关注。在光子晶体中制造各种缺陷(如线缺陷、点缺陷等) 就形成了光子晶体波导和微腔，可以用来制作多种通信元件，具有体积小且易于大规模光电集成等优点。其中，由光子晶体波导构成的定向耦合器在光通信领域中尤为关键，可以用来制作光分束器、偏振光分束器、光开关和波分复用与解复用器等。另一方面，以光子晶体为材料制作的慢光缓存设备由于具有体积很小，易于集成，可以通过设计结构来控制慢光效果，并且能在室温下使用等优点，有很大希望在未来的全光网络中发挥重要作用。到目前为止，光子晶体偏振光分束器有自映像偏振光分束器(文献1，Haibin Chen，and Ying Xu. A polarization splitter based on self-imaging phenomena in an anisotropic photonic crystal with an absolute photonic band gap. Optics Communications 282 Q009) 36洸_3629)，四端口偏振光分束器(文献 2，Yong Wan, Maojin Yun.1X3 Beam splitter based on self-collimation effect in two-dimensional photonic crystals. Optik 122 (2011)337-339 禾口文献 3，Hung-Ta Chien, Chii-Chang Chen，Pi—Gang Luan.Photonic crystal beam splitters. Optics Communications 259 0006)873-875)，MZ 干涉仪偏振光分束器(文献 4，Xiyao Chen，Zexuan Qiang. Polarization beam splitter based on photonic crystal self—col1imation Mach-Zehnder interferometer. Optics Communications 284(2011)490—493)。 〒曰慢光器件有耦合腔波导慢光器件(文献5，Yun SheniGuoping Wang. Multiple slow light bands in photonic crystal coupled resonator optical waveguides constructed with a portion of photonic quasicrystals. Physics Letters A 375(2011)712-715)， 光子晶体线波导慢光器件(文献 6，Fmg Long，Huiping Tian,and Yuefeng Ji. Buffering capability and limitations in low dispersion photonic crystal waveguides withelliptical airholes. OPTICS/Vol. 49, No. 25/1 September 2010)等等。在这些慢光器件中，光子晶体耦合腔结构利用微腔之间的耦合作用，可以得到更小的群速度，更高的群折身寸率(文献 7, A. Yariv, Y. Xu, R. K. Lee, and A. Scherer. Coupled-resonator optical waveguide :a proposal and analysis. Opt. Lett. 24, 711-713 (1999)), @Μ^Μτ' Η' Φ 耦合腔波导可以获得更好的慢光性能。由于光子晶体具有体积小、局域性好并可实现大拐弯低损耗甚至零损耗的能量传输等特性，因而在OEIC和PIC应用领域具有巨大优势和潜力，并且在这些领域取得了重大成果，如偏振光分束器和弯曲波导的集成(文献8，Wanhua Zheng, Mingxin Xing, Gang Ren. Integration of a photonic crystal polarization beam splitter and waveguide bend. IlMay 2009/Vol. 17，No. 10/0PTICS EXPRESS 8657-8668)，3D 光子晶体集成(文献 9, L. Ferrier, P. Rojo Romeo, X. Letartre, Ε. Drouard and P. Viktorovitch, “ 3D integration of photonic crystal devices :vertical coupling with a silicon waveguide " Vol. 18，No. 15/0PTICS EXPRESS, 2010)等。但上文所提及的集成研究并未将偏振光分束器和慢光器件集成在同一块平板上。本专利技术首次将偏振光分束器(PBQ和耦合腔波导(CCW)慢光器件利用两个60° 波导集成在同一块平板上，由于光子晶体的耦合模作用(文献10，CHIENFSS, HSUYJ. Dual wavelength demultiplexing by coupling and decoupling of photonic crystal waveguides. Opt Express, 2004,12(6) :111921125.)，TE 禾口 TM 混合光经过偏振分束器后分化为单独的TE光和TM光，其中TE光经弯曲波导进入慢光器件。为了更好的实现器件集成，本专利技术调整了耦合腔中心空气孔的半径，使耦合腔波导谐振频率为1550nm，和分束器的工作中心频率一致。由于耦合腔的慢光效应，TE光在耦合腔中的群速度相对于真空中光速大幅降低，从而获得充分时间处理光波中携带的信息，达到光缓存的目的。
技术实现思路
本专利技术首次将偏振光分束器和耦合腔波导慢光器件利用两个60°波导集成在同一块平板上，提出了。该光子晶体集成器件可以在半导体材料基板上通过聚焦粒子束(FIB)技术分段刻蚀得到。 1550nm波段TE和TM混合光将从入射口进入Wl波导，经过本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用弯曲波导实现偏振分束器和慢光器件集成的实现方法，其中：该光子晶体集成器件是基于三角晶格空气孔二维光子晶体平板结构，即空气孔ＧａＡｌＡｓ介质背景结构，其中介质的折射率ｎ＝３．３２。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田慧平，申冠生，纪越峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11
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