本发明专利技术提供了一种包括平面光学结构的设备，所述平面光学结构包括：输入耦合器、第一和第二平面波导以及输出耦合器，全都位于平面衬底上。所述输入耦合器被配置为将输入光分为两个输入光束。第一和第二波导中的每一个被配置为接收两个输入光束之一。第一波导的第一芯的宽度大于第二波导的第二芯的宽度。第一或第二平面波导中的至少一个是双折射的。所述输出耦合器被配置为接收经过第一和第二波导之后的光束。来自所述输出耦合器的第一输出光束是基本上ＴＥ偏振光，来自所述输出耦合器的第二输出光束是基本上ＴＭ偏振光。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体涉及偏振分光器以及使用该偏振分光器的方法和制造该偏振分光器的方法。
技术介绍
本部分介绍了可能有助于便于更好地理解本专利技术的方面。相应地，由此应当阅读本部分的说明。本部分的说明不应被理解为关于哪些是现有技术的内容或哪些不是现有技术的内容的承认。偏振分光器将偏振光分为横电(TE)和横磁(TM)偏振光。Mach-Zehnder干涉计型偏振分光器可以用在多个光电信应用中，例如偏振分集接收机、偏振移相键控和偏振分集复用。对于广播适用性，期望偏振分光器可在较宽的波长范围内操作，例如，在整个C频带波长范围内。然而，以低成本提供这种波长不敏感性以及提供紧凑设计的设备已经成了问题。例如，一些先前的工作需要选择性地在波导之一上或附近选择性地沉积金属层的附加处理步骤，以引起或改变波导的双折射属性，从而实现偏振光的划分。除了需要附加处理步骤以外，这种设计会具有实质的插入损耗。其他工作需要在一个波导附近沉积应力诱导 (stress-inducing)材料，以引起或改变波导的双折射属性，从而实现所期望的偏振光的划分。同样，这需要将应力诱导材料置于波导附近的附加处理步骤。另外的工作需要纳米光刻，以创建非常小的特征。同样，这需要特殊的处理步骤和设备。
技术实现思路
一个实施例是一种包括平面光学结构的设备。所述平面光学结构包括输入耦合器、第一和第二平面波导以及输出耦合器。所述输入耦合器、所述第一和第二波导以及所述输出耦合器都处于平面衬底上。所述输入耦合器被配置为将输入光分为两个输入光束。所述第一和第二波导中的每一个被配置为接收所述两个输入光束之一。第一波导的第一芯的宽度大于第二波导的第二芯的宽度，第一或第二平面波导中的至少一个是双折射的。所述输出耦合器被配置为接收经过所述第一和第二波导之后的光束。来自所述输出耦合器的第一输出光束是基本上横电偏振光，来自所述输出耦合器的第二输出光束是基本上横磁偏振光。另一实施例是一种使用设备的方法。所述方法包括将输入光划分为分离的横电和横磁偏振输出光束。将输入光进行划分的步骤包括将输入光的一部分传递至平面偏振分光器的第一平面波导。将输入光进行划分的步骤还包括将输入光的其余部分传递至平面偏振分光器的第二平面波导。第一波导的第一芯的宽度大于第二波导的第二芯的宽度， 第一或第二平面波导中的至少一个是双折射的。将输入光进行划分的步骤还包括把来自第一和第二平面波导的输出光光混频(mixing)经过输出耦合器。另一实施例是一种制造设备的方法，包括制造平面光学结构。形成平面光学结构包括在平面衬底上形成半导体合金层；以及在所述半导体合金层上形成材料层。所述材料层和所述衬底的折射率小于所述半导体合金层的折射率。形成平面光学结构还包括对所述材料层和所述半导体合金层进行图案化，以形成分离的第一和第二波导。第一波导的第一芯的宽度大于第二波导的第二芯的宽度，第一或第二平面波导中的至少一个是双折射的。附图说明在参照附图阅读时，通过以下具体实施方式来更好地理解本公开的实施例。对应的或类似的数字或字符指示对应的或类似的结构。各种特征可能不是以比例绘制的，并可能为了清楚讨论而任意增大或减小尺寸。现在参照结合附图而进行的以下描述，在附图中图1呈现了具有平面光学结构的示例设备的详细平面图；图2呈现了图1的示例平面光学结构的横截面详细视图；图3示出了 TE和TM偏振光之间的折射率差(Iite-Iitm)与本文描述的波导的宽度 (W)之间的典型关系的示例曲线图；图4呈现了使用其中具有平面光学结构的设备(如图1-2中)的示例方法的流程图；以及图5-7呈现了制造其中具有平面光学结构的设备(如图1-2中)的示例方法中的所选步骤中的横截面视图。具体实施例方式已经发现，改变两个脊波导的宽度本身可以导致TM和TE偏振光的有效折射率的充分改变，以在适度的短传播距离内提供期望的相移。通过将两个波导置于干涉计中，可以针对紧凑偏振分光器设计，实现两个波导之间TE和TM光之间的累计相位差之间的180度相位差。例如，对于较短的平面波导长度(例如小于大约500微米)，具有合适的不同宽度的两个波导芯可以在两个波导之间的TE或TM光输出中提供180度相移。在这种结构的偏振分光应用中，180度相移后的光可以经过耦合器从而提供两个输出一个输出基本上是TE偏振光，另一输出基本上是TM偏振光。在偏振器应用中，仅可以使用基本上为TE和TM偏振光输出之一。在偏振组合器应用中，可以将这两个基本上为 TE和TM偏振光进行组合。不期望的是，针对长度较短的平面波导可能得到这种结果。最初认为，可能需要长得多的波导长度以实现折射率的显著改变，因此，用于实现该设计的偏振光束分光器、组合器或偏振器可能不是实际的设计。令人惊讶的是，使用具有薄芯的波导、以及使芯与波导的脊外部的覆层之间具有较大折射率差的组合给针对短平面波导长度的这些折射率带来了大于预期的改变。芯的厚度使得在波导仅在垂直方向上引导一种模(mode)的约束下，光以近乎最大程度限于垂直方向。对于任何波导，随着芯厚度的减小，波导中的基本光模在垂直方向上变小，直到厚度达到最大限制厚度。进一步的减小导致光模在垂直方向上再次变大。使模在垂直方向上尽可能小的优点在于产生最大可能的双折射。其还沿水平方向向外挤压模，使模幅度在脊波导壁处变大。这两个效应使波导的双折射对于波导宽度的改变来说更敏感。 双折射对于波导宽度来说越敏感，偏振分光器就可以越短。本文使用的术语“TE偏振光”意味着对于TE模的光，电场对于传播方向来说是横向的(transverse)。本文使用的术语“TM偏振光”意味着对于TM模的光，磁场对于传播方向来说是横向的。在光经过本文描述的波导的一些实施例中，TE偏振光的电场主要与衬底平行地振荡，TM偏振光的磁场主要与衬底平行地振荡。本公开实现了在集成光学器件中通常使用不纯的TE和TM偏振光。例如，排除了圆形波导，典型地，仅限于一维的模具有纯 TE或纯TM偏振光。在其他情况下，这些可以被称作准TE和准TM偏振光。因此，如本文所使用，对TE和TM偏振光的参考(例如在集成光学器件的上下文中)包括准TE和准TM偏振光。对本公开的目的来说，术语“基本上TE偏振光”意味着TE与TM偏振光之比在功率上等于或大于大约20 1。类似地，“基本上TM偏振光”意味着TM与TE偏振光之比在功率上等于或大于大约20 1。本领域技术人员应当知道用于评估TE或TM偏振光的纯度的方法。例如，为了验证单独的(eXClusive)TE或TM偏振光，可以将偏振器置于来自偏振分光器的输出端口的路径中，其中，该偏振器被对准以在最大程度上阻拦TE偏振光。如果来自端口的输出是基本上TE偏振光，则与被对准以允许TE偏振光全部通过的偏振器相比， 如此对准的偏振器将阻拦至少大约95%的光。可以应用类似的验证以验证TM偏振光的单独存在，其中，该偏振器与完全阻拦或完全通过TE偏振光所需的对准相比旋转了 90度。图1呈现了具有平面光学结构105的示例设备100的详细平面图。在一些实施例中，设备100是光子集成电路或其一部分。未示出该设备的特定覆盖结构(如布线、电容器、 平面化层等)，以便可以更清楚地示出平面偏振分光器105的特定组件。以下示例呈现了被配置为平面偏振分光器的平面光学结本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种设备，包括：平面光学结构，包括：平面衬底上的输入耦合器，所述输入耦合器被配置为将输入光分为两个光束；所述平面衬底上的第一和第二平面波导，所述第一和第二波导中的每一个被配置为接收所述两个波束之一，其中，所述第一波导的第一芯的宽度大于所述第二波导的第二芯的宽度，所述第一或第二平面波导中的至少一个是双折射的；以及所述平面衬底上的输出耦合器，所述输出耦合器被配置为接收经过所述第一和第二波导之后的所述光束，其中，来自所述输出耦合器的第一输出光束是基本上横电偏振光，来自所述输出耦合器的第二输出光束是基本上横磁偏振光。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·理查德·多尔，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯美国公司，
类型：发明
国别省市：US
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