[发明专利]一种非对称马赫泽德干涉仪及其设计方法

权利要求书

1.一种非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所包含两个调制臂的结构、材料参数非完全一致，由于两者的非一致使得两臂之间存在光程差。

2.根据权利要求1所述的非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所述结构可以由硅、锗硅合金、二氧化硅、铌酸锂、聚合物、III-V族化合物半导体材料来实现。

3.根据权利要求1所述的非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所述结构中两个调制臂的长度、截面形状、截面尺寸、折射率分布结构、材料参数中至少有一项不一致，并且这种差异能够在两臂之间引入光程差。

4.根据权利要求1所述的非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所述结构可为“一进一出”的结构，用于制作光调制器，也可为“二进二出”结构，用于2×2光开关场合。

5.根据权利要求1所述的非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所述结构中的3dB耦合器可由多模干涉耦合器、定向耦合器、Y分支器等多种结构来实现。

6.根据权利要求1所述的非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所述结构中的两个调制臂在工作过程中的折射率调制以及相应的光场相位调制可以利用材料的电光效应、热光效应、载流子等离子色散效应等多种调制方式来实现。

7.根据权利要求1所述的非对称马赫泽德干涉仪，其特征在于，所述结构在调制过程中，需要两个调制臂的共同参与才能完成一个调制周期，而在此过程中单个调制臂上需要引入的相位偏移由未调制时两臂的相位差决定。一般情况下单个臂上需要的相移小于π，在最优设计时单个臂上需要的相移为π/2。

8.一种用于设计非对称调制臂马赫泽德干涉仪的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)运用常规方法确定马赫泽德干涉仪中输入、输出波导以及两个3dB耦合器的结构参数；

(2)运用3D-BPM或FDTD数值模拟的方法求出两个结构参数非完全一致的调制臂中分别的光场等效折射率；

(3)将(2)中得到的两臂的光场等效折射率分别乘以两臂各自的长度即可得到两臂的光程，进而求得两臂之间的光程差；

(4)反复调节其中一个或两个调制臂的相关结构参数，并重复(2)和(3)，可使得两臂之间的光程差逐渐逼近设计值；

(5)将结构参数均已确定的输入、输出波导，两个3dB耦合器，以及两个调制臂有机的组合在一起，即完成整个器件的设计。