本发明专利技术适用于光学技术领域，提供了一种可见光合波器，所述可见光合波器包括至少两个级联的耦合器；各级耦合器一体成型。本发明专利技术提供的可见光合波器采用一体成型的波导结构，可实现两波长或三波长或更多波长的光信号的合成或分离。这种波导型光合波器具有结构简单紧凑，集成度高的特点，有利于激光光源的微型化和低成本。在激光显示、激光成像、激光照明等领域有着诱人的应用前景，具有重要的科学研究意义和应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成光子器件
，尤其涉及一种可见光合波器。
技术介绍
激光显示采用高色饱和度的三基色激光作为显示光源，是继黑白显示、彩色显示、数字高清显示之后的第四代显示技术，由于激光显示具有色域范围广、寿命长、环保、节能等优点，被认为是显示领域的一次革命。使用三基色激光光源，需要合波系统，目前市场上主流的合波系统有空间光合波以及光纤熔融拉锥合波。空间光合波系统结构复杂，调整难度大，对器件的要求偏高，同时对环境稳定性的要求也很高，以至于成本整体偏高并且体积较大；而光纤熔融拉锥合波系统的结构相对简单，但是由于存在轴向损耗，所以在合波效率方面存在一定的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结构紧凑、集成度高、工作效率较高的可见光合波器。本专利技术是这样实现的，一种可见光合波器，所述可见光合波器包括至少两个级联的耦合器；各级耦合器一体成型。进一步地，所述各级耦合器以波导结构形成于同一衬底上，所述波导结构包括折射率较高的芯层和折射率较低的包层。所述可见光合波器用于可见光的分波、合波，所述芯层为SiC层，所述包层为SiO2层。 进一步地，每级耦合器的第一端具有两波导端口，第二端具有一波导端口 ；且每级率禹合器第二端的波导端口同时作为其下一级稱合器的第一端的一个波导端口。进一步地，所述各级耦合器为多模干涉耦合器或定向耦合器。进一步地，所述多模干涉耦合器的两个波导端口之间具有多模波导；对于处在第N级的多t旲干涉稱合器，其多t旲波导的长度Lmmi 两足如下关系式ILmmi=Ii1SLii fnJLπ2=......=ηΝ3Ι^Ν=ηΝ+13 πΝ+1,其中，Li^Lji2'......^Liin分别为第N级多模干涉稱合器第一端的一个波导端口输入/输出的N个波长所对应的拍长,Llliw为第N级多模干涉稱合器第一端另一个波导端口输入/输出的第Ν+1个波长所对应的拍长，H1^n2........ηΝ、ηΝ+1均为整数，且叫、n2、.......ηΝ为奇数而ηΝ+1为偶数，或者叫、n2、.......ηΝ为偶数而ηΝ+1为奇数。进一步地，所述定向耦合器的两个波导端口之间具有定向耦合区；对于处在第M级的定向I禹合器，其定向I禹合区的长度Ld满足如下关系式......=mMLCM=mM+1Lcjm，其中，......>Lcn分别为第M级定向I禹合器第一端的一个波导端口输入/输出的M个波长所对应的稱合长度，Lcm+1为第M级定向稱合器第一端另一个波导端口输入/输出的第M+1个波长所对应的稱合长度，Ii^nv......、mM、mM+1均为整数,且m、m2、......、mM为奇数而mM+1为偶数,或者......、mM为偶数而mM+1为奇数。本专利技术提供的可见光合波器采用一体成型的波导结构，可实现两波长或三波长或更多波长的光信号的合成或分离。这种波导型光合波器具有结构简单紧凑，集成度高的特点，有利于激光光源的微型化和低成本。而且，因为本专利技术涉及的合波器是集成化的器件，不用分立器件的级联，分立器件级联会涉及到光能损失最终影响效率。附图说明图1是本专利技术提供的可见光合波器的光学结构；图2是本专利技术提供的多模干涉耦合器的芯层光学结构；图3是本专利技术提供的定向耦合器的芯层光学结构。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的可见光合波器采用一体成型的波导结构，可实现两波长或三波长或更多波长的光信号的合成或分离，尤其可用于RGB三基色激光光源。如图1所示，本专利技术提供的可见光合波器包括至少两级级联的第一级耦合器和第二级耦合器，各级耦合器以波导结构形成于同一衬底上，从物理层看，波导结构包括折射率较高的芯层和折射率较低的包层，这样光才限制在高折射率芯层传播。当用于可见光的分波、合波时，本专利技术的芯层为SiC层，包层为SiO2层，在光波段，SiO2层的折射率比SiC小，光被限制在SiC层传播。各级耦合器一体成型，可见光合波器为一集成器件。以图1中示出的可见光合波器的合波过程为例，波长分别为λρ λ2的光分别输入至耦合器1，经耦合器I合波后再与波长为λ 3的光一起输入稱合器2进行合波，最终实现λ P λ 2、λ 3三波长的光从I禹合器2的同一端口输出。从光学结构来看，每级耦合器的第一端具有两波导端口，如图1中的端口 11、12，第二端具有一波导端口，如图1中的端口 2 ;且每级耦合器第二端的波导端口同时作为其下一级稱合器的第一端的一个波导端口，如图1中第一级稱合器的波导端口 2同时作为第二耦合器的波导端口 U。当用于合波使用时，第一端即为输入端，第二端为输出端，当用于分波使用时，第一端为输出端，第二端则为输入端。上述各级耦合器可以选用多模干涉耦合器实现，也可以选用定向耦合器，最终的可见光合波器可以是多个多模干涉耦合器级联，也可以是多个定向耦合器级联，还可以是多模干涉耦合器和定向耦合器混合级联。下文对多模干涉耦合器和定向耦合器的结构以及工作原理进行描述。如图2所示，多模干涉耦合器的波导端口 3和波导端口 5之间有多模波导4，根据多模干涉原理，各阶导模在多模波导中传播时，由于传播常数不同，将产生相位差，相互之间发生干涉，当多模波导长度满足一定条件，输出端将出现输入光场的一个或多个像。当多模波导4的长度满足三倍拍长的偶数倍时可以得到输入场的正像；当多模波导4的长度满足三倍拍长的奇数倍时可以得到输入场的反演像。对于图2中A端口入射，D端口输出的是正像，C端口输出的是反演像；对于B端口入射，C端口输出的是正像，D端口输出的是反演像。同时参照图1、图2，若第一级耦合器采用多模干涉耦合器，设多模波导4的长度为Lmmi,若满足Lmmi=II1SLii FnJLll2,其中L1^L112分别是两个波长对应的拍长,Ii1^n2为整数，并且其中一个为偶数，另一个为奇数。可以实现分别从A、B两端口输入的光都从C端口或D端口输出，以达到ApX2=波长从多模干涉耦合器的同一端口输出的效果。本专利技术中，多模波导的拍长U:拍长数值上等于基模与一次模的传播常数差的倒数的π倍。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可见光合波器，其特征在于，所述可见光合波器包括至少两个级联的耦合器；各级耦合器一体成型。
【技术特征摘要】
1.一种可见光合波器，其特征在于，所述可见光合波器包括至少两个级联的耦合器；各级稱合器一体成型。2.如权利要求1所述的可见光合波器，其特征在于，所述各级耦合器以波导结构形成于同一衬底上，所述波导结构包括折射率较高的芯层和折射率较低的包层。3.如权利要求2所述的可见光合波器，其特征在于，所述可见光合波器用于可见光的分波、合波，所述芯层为SiC层，所述包层为SiO2层。4.如权利要求1所述的可见光合波器，其特征在于，每级耦合器的第一端具有两波导端口，第二端具有一波导端口 ；且每级耦合器第二端的波导端口同时作为其下一级耦合器的第一端的一个波导端口。5.如权利要求4所述的可见光合波器，其特征在于，所述各级耦合器为多模干涉耦合器或定向耦合器。6.如权利要求5所述的可见光合波器，其特征在于，所述多模干涉耦合器的两个波导端口之间具有多模波导；对于处在第N级的多模干涉耦合器，其多模波导的长度Lmmi满足如下关系式LMMI=n13Lx1=n2Lx2=......=nN3LxN=nN3LxN+1其中，Lπ1.Lπ2.......
【专利技术属性】
技术研发人员：孙一翎，蔡春龙，余建华，龚向东，吴国城，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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